一种自供电平单轴跟踪支架控制器制造技术

本发明专利技术公开一种自供电平单轴跟踪支架控制器，包括高压直流电源、高压电源模块、电源管理模块、跟踪控制模块、角度传感器和驱动模块；所述高压直流电源由若干块光伏电池板串联形成；所述高压电源模块从所述高压直流电源直流高压端取电，转换为低压直流电供跟踪支架控制器使用；所述跟踪控制模块采用太阳历算法计算最佳跟踪角度，结合所述角度传感器反馈形成闭环控制，控制所述驱动模块将支架转动到目标角度，实现实时自动跟踪。本发明专利技术直接从光伏电池板上取电供给平单轴跟踪支架控制器，而不需要从光伏发电现场箱变引出220V交流电到每一个跟踪支架控制器，大大降低了成本，提升了系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种自供电平单轴跟踪支架控制器
本专利技术涉及一种平单轴跟踪支架控制器，特别是涉及一种能够直接从光伏电池板取电，而不需要另外架设电源的自供电平单轴跟踪支架控制器，属于光伏发电领域。
技术介绍
随着社会经济的高速发展，能源消耗越来越大。节约能源，保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件。人们加强对可再生能源的开发和利用，太阳能光伏发电已经成为目前全球最热门的技术之一。众所周知，由于太阳能电池板对太阳光的利用具有余弦效应，即太阳能电池板接收到的有效光通量等于光照度乘以电池板面积再乘以太阳光与电池板法线夹角的余弦值。电池板只有正对太阳，即余弦值等于1，才能接收到最大的光通量。因此，具有自动跟踪太阳能力的光伏发电系统能够显著提高发电效率。目前，人们提出了各种各样的太阳跟踪技术，主要可以分为单轴跟踪和双轴跟踪两类。太阳相对地平面的运动轨迹主要可以分为高度角和方位角两个参量，单轴跟踪技术仅能够跟踪其中一个参量，双轴跟踪技术两个参量都能跟踪。目前，从技术的成熟度、可靠性、成本的角度出发，单轴跟踪技术相对双轴跟踪技术还具有明显的优势。某一地区太阳在某一时刻的高度角h和方位角1可以由如下方式计算得到，太阳的高度角h满足：sinh＝sinδ×sinφ+cosδ×cosφ×cosω；太阳的方位角1满足：sinl＝cosδ×sinω/cosh；其中：(1)φ为当地纬度；(2)δ为赤尾角(单位：度)计算近似公式为：δ＝23.45×sin(360×(284+n)/365)，其中n为一年中的第n天；(3)ω为时角(单位：度)计算公式为：ω＝(12-T)×15，其中T为当地时间。因此，可以计算出当地任一时刻的太阳高度角和方位角，在此基础上，可以进一步计算出最佳的跟踪角度。当前，平单轴跟踪支架光伏发电通常采用场供电方式给跟踪支架控制器供电，即从光伏发电现场箱变引出220V交流电到每一个跟踪支架控制器。通常一个光伏发电子阵都有上百台跟踪支架控制器，现场需要铺设大量的电力电缆，大大增加了先期投入成本和后期维护成本，同时由于线缆布置复杂造成系统可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种自供电平单轴跟踪支架控制器。本专利技术具体采用如下技术方案：一种自供电平单轴跟踪支架控制器,其特征在于包括高压直流电源、高压电源模块、电源管理模块、跟踪控制模块、角度传感器和驱动模块；所述高压直流电源由若干块光伏电池板串联形成；所述高压电源模块采用DC/DC模块，从所述高压直流电源直流高压端取电，转换为低压直流电供跟踪支架控制器使用；所述跟踪控制模块采用太阳历算法计算最佳跟踪角度，结合所述角度传感器反馈形成闭环控制，控制所述驱动模块将支架转动到目标角度，实现实时自动跟踪。本专利技术的自供电平单轴跟踪支架控制器，直接从光伏电池板上取电供给平单轴跟踪支架控制器，而不需要从光伏发电现场箱变引出220V交流电到每一个跟踪支架控制器，大大降低了成本，提升了系统可靠性。优选地，所述跟踪支架控制器还包括蓄电池和电源管理模块，所述蓄电池作为备用电源，所述电源管理模块提供蓄电池充放电管理功能和主备电切换功能。在阳光充足电池板正常发电的时候给蓄电池充电，在阴雨天电池板不能发电的时候由蓄电池供电，保证跟踪支架能够回复到安全位置。优选地，所述跟踪支架控制器还包括限位开关，所述限位开关限定支架在设定角度范围内转动跟踪，当触动限位开关，支架停止动作。优选地，所述跟踪支架控制器还包括电池包加热模块，主要由两块电阻加热板，两个温度探头，控制电路板，保温材料和外壳组成，两个温度探头分别紧贴蓄电池两侧面，两块电阻加热板包覆在蓄电池两侧，蓄电池及电阻加热板都包覆在保温材料中，最外层布置保护外壳；所述控制电路板通过温度探头采集蓄电池工作温度，当温度低于零度时，控制电阻加热板对蓄电池进行加热至设定温度。电池包加热模块，能够保证在低温气候下控制器能够正常工作。附图说明图1为自供电平单轴跟踪支架控制器结构框图；其中，101—光伏电池板102—高压电源模块103—电源管理模块104—蓄电池105—跟踪控制模块106—GPS模块107—角度传感器108—限位开关109—驱动模块图2为DC/DC模块示意图；图3为电源管理模块示意图；图4为电池包加热模块示意图；图5为跟踪控制原理图；图6为限位开关示意图；图7为驱动模块示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例来对本专利技术的自供电平单轴跟踪支架控制器做进一步的详细描述，但不能因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1图1是本实施例中自供电平单轴跟踪支架控制器结构框图。自供电平单轴跟踪支架控制器由若干个光伏电池板101、高压电源模块102、电源管理模块103、蓄电池104、跟踪控制模块105、GPS模块106、角度传感器107、限位开关108和驱动模块109等组件构成。本实施例中使用了26块415W单晶双面光伏电池板串连，形成高压直流电源，开路电压约为1300V。本实施例中高压电源模块102使用了一个1500V转32V直流DC/DC模块，功率为150W。DC/DC模块示意图如图2所示，主要由输入滤波电路201、高压开关管202、高频变压器203、整流电路204、输出滤波电路205、控制芯片206构成。高压输入经过输入滤波电路201，滤除输入电压中的干扰信号，经过高压开关管202转换为脉冲电压，再经过高频变压器203降压为低压脉冲电压，再经过整流电路204转换为低压直流，最后经过输出滤波电路205，滤除输出电压中的杂散脉冲成分，最终输出低纹波的低压直流电压供跟踪支架控制器使用，是系统主电源。本实施例控制芯片206采用型号为FAN301H的控制器，控制器采集输出电压值，与设定值比较，进而控制高压开关管202的开关频率，构成闭环控制输出稳定的电压。蓄电池104作为备用电源，当主电源不能供电时，可以保持跟踪支架控制器正常工作。本实施例中蓄电池104使用了一个24V/10Ah的磷酸铁锂电池，主要由8串2并合计16块电芯构成。电源管理模块103主要具有两个功能：蓄电池充放电管理功能和主备电切换功能。充放电管理功能主要包括充电、充电过流过压保护、放电过流欠压保护、锂电池低温自动预热等。主备电切换功能主要包括主电断电后自动切换到备电供电、主电正常后自动切换到主电供电。如图3所示为电源管理模块示意图。本实施例中电源管理模块采用恒流源充电电路301实现，恒流源充电电路301以锂电池充电管理专用芯片LT3653为核心，结合外围电路，实现锂电池充放电管理及主备电切换功能。高压电源模块102作为主电源给恒流源充电电路301供电，产生恒定电流给锂电池302充电。主电源及锂电池输出分别通过两个二极管303、304并联给负载供电。本实施例中主电为32V直流电压。恒流源充电电路301先以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电平单轴跟踪支架控制器,其特征在于包括高压直流电源、高压电源模块、电源管理模块、跟踪控制模块、角度传感器和驱动模块；所述高压直流电源由若干块光伏电池板串联形成；所述高压电源模块采用DC/DC模块，从所述高压直流电源直流高压端取电，转换为低压直流电供跟踪支架控制器使用；所述跟踪控制模块以单片机为核心，采用太阳历算法计算最佳跟踪角度，结合所述角度传感器反馈形成闭环控制，控制所述驱动模块将支架转动到目标角度，实现实时自动跟踪。/n

【技术特征摘要】
1.一种自供电平单轴跟踪支架控制器,其特征在于包括高压直流电源、高压电源模块、电源管理模块、跟踪控制模块、角度传感器和驱动模块；所述高压直流电源由若干块光伏电池板串联形成；所述高压电源模块采用DC/DC模块，从所述高压直流电源直流高压端取电，转换为低压直流电供跟踪支架控制器使用；所述跟踪控制模块以单片机为核心，采用太阳历算法计算最佳跟踪角度，结合所述角度传感器反馈形成闭环控制，控制所述驱动模块将支架转动到目标角度，实现实时自动跟踪。


2.如权利要求1所述的自供电平单轴跟踪支架控制器,其特征在于还包括蓄电池和电源管理模块，所述蓄电池作为备用电源，所述电源管理模块提供蓄电池充放电管理功能和主备电切换功能。


3.如权利要求2所述的自供电平单轴跟踪支架控制器,其特征在于还包括电池包加热模块，主要由两块电阻加热板，两个温度探头，控制电路板，保温材料和外壳组成，两个温度探头分别紧贴蓄电池两侧面，两块电阻加热板包覆在蓄电池两侧，蓄电池及电阻加热板都包覆在保温材料中，最外层布置保护外壳；所述控制电路板通过温度探头采集蓄电池工作温度，当温度低于零度时，控制电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金龙，陈正国，朱冬宏，刘伟，吴跃平，
申请(专利权)人：金海新源电气江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32