一种单轴追踪式光伏系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单轴追踪式光伏系统，用以通过控制电动推杆对光伏板进行东西向追日，具有控制盒、驱动盒，所述控制盒设有阴影回避逻辑，所述阴影回避逻辑具有以下步骤：S1,把光伏板架设的结构尺寸预先输入，进行统一参数的配置，S2,从GPS实时获取经度、纬度、标准时间，并根据GPS，参考天文资讯推算实时太阳位置，计算出太阳的高度角α和方位角β，以及当天的日出时间和日落时间；S3,根据公式计算后一排光伏板上的影长Lx，S4，结合实时太阳位置和影长Lx转动前后排光伏板的倾角，躲避阴影后进行正常追日。采用阴影回避逻辑增加光伏板追日效率，单座光伏站相对固定站增加发电效率可达20％。单座光伏站相对固定站增加发电效率可达20％。单座光伏站相对固定站增加发电效率可达20％。

【技术实现步骤摘要】
一种单轴追踪式光伏系统


[0001]本专利技术涉及物理调节系统
，具体涉及一种单轴追踪式光伏系统。

技术介绍

[0002]太阳能作为绿色能源已被广泛应用于发电、供暖等领域，现在一般的太阳能支架光伏系统(以下简称光伏系统)可分为固定式光伏系统、单轴追踪式光伏系统以及双轴追踪式光伏系统。单轴追踪式光伏系统作为一种新型的、高效率的光伏系统，相对于固定式光伏系统，单轴追踪式光伏系统能提高20％
‑
40％不等的电量。由于能显著提高发电量，近年来，单轴追踪式光伏系统在各个电站中被广泛使用。但不足的是，现有的单轴追踪式光伏系统在不同经纬度、不同海拔、不同安装环境时，需要专业的技术人员进行系统调试，费时费力，极大的影响单轴追踪式光伏系统的安装效率；并且如果在不专业的调试下，其追光效果差，无法进行高精度的追光。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种单轴追踪式光伏系统。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案是：一种单轴追踪式光伏系统，用以通过控制电动推杆对光伏板进行东西向追日，具有控制盒、驱动盒，所述控制盒连接所述驱动盒，所述驱动盒通过电动推杆驱动连接光伏板，所述控制盒具有风力计、光强传感器、角度传感器、GPS，所述驱动盒具有马达、霍尔传感器、角度传感器，所述控制盒设有阴影回避逻辑，所述阴影回避逻辑具有以下步骤：
[0005]S1,把光伏板架设的结构尺寸预先输入，进行统一参数的配置：其中，D为光伏板东西方向的长度，Δδ为光伏板的水平状态下的高度差，M为两个光伏板水平状态下之间的间隙，∠A为光伏板东西方向的倾角，∠B为太阳光东西分量与水平面之间的夹角；
[0006]S2,从GPS实时获取经度、纬度、标准时间，并根据GPS，参考天文资讯推算实时太阳位置，计算出太阳的实时高度角α和方位角β，以及当天的日出时间和日落时间；
[0007]S3,根据公式计算后一排光伏板上的影长Lx，影长Lx的公式为
[0008]尺寸单位
‑
米；
[0009]S4，结合实时太阳位置和影长Lx转动前后排光伏板的倾角，躲避阴影后进行正常追日。
[0010]上述技术方案S4中，前后排光伏板使用同一阴影回避逻辑，通过计算专利技术阴影遮挡的时间点a和b，其中a为上午时间节点，b为下午时间节点，令影长Lx＝0，此时光伏板A的倾角即为阴影回避后的最大光伏板倾角，令f＝tgB，x＝sinA，对x做反正弦求解，计算得到阴影回避后的光伏板倾角A＝arcsinx，在日出到a以及b到日落这两个时间段内同时调整前后排的倾角，躲避阴影后进行正常追日，而a、b之间的时间段内正常追日。
[0011]上述技术方案S4中，在会有阴影遮挡发生的时间段，前后排光伏板使用不同的追
日倾角，前排的光伏板正常追日，而后排的光伏板回避转动倾角，躲避前排阴影后进行正常追日。
[0012]上述技术方案所述后排的光伏板回避转动倾角设为θ，则阴影回避后的后排的光伏板倾角∠A1＝∠A
‑
θ(0<θ<A)，其中θ≥|A|時，取θ＝|A|。
[0013]上述技术方案S4中，光伏板的倾角由角度传感器或电动推杆进行行程控制，其中角度传感器的控制优先级大于电动推杆的控制优先级；电动推杆的行程通过霍尔传感器计数计算得出。
[0014]6、根据权利要求5所述的一种单轴追踪式光伏系统，其特征在于：所述霍尔传感器的每个信号行程距离D
h
，单位为mm/Pulse，霍尔传感器的信号个数为P
target
，电动推杆的行程长度为ΔL，光伏板的倾角为∠A，P
target
＝ΔL/D
h
。
[0015]上述技术方案所述光伏板的倾角∠A，水平为0，向东为负，向西为正。
[0016]上述技术方案所述控制盒具有DC电源接口、GPS、马达控制接口、角度传感器接口、风力计接口、光传感器、RS485接口；所述驱动盒具有DC电源接口、马达控制接口、马达接口、含霍尔传感器接口、角度传感器接口。
[0017]上述技术方案所述控制盒还包括阴晴天气判断逻辑，开机后，读取模拟型光感电压值U或数字型照度E，以10min为一周期T，以起始开始时每2s一次，共读取100次，周期内200s
‑
600s无需采样读值，这100次中，U≥U threshold或E≥E threshold的总次数记作n2，n2≥20，判断为晴，否则为阴雨。
[0018]上述技术方案在一周期T得到有天气变化时，需再次读取两个，共三个周期的状态，若三个周期相等，则进行天气模式切换。
[0019]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0020]本专利技术预先将GPS信息中获取的经度、纬度、标准时间，以及光伏板架设的结构尺寸预先输入，采用阴影回避逻辑增加光伏板追日效率，单座光伏站相对固定站增加发电效率可达20％。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0022]图1为本专利技术的整体流程示意图；
[0023]图2为本专利技术GPS更新时间算法示意图；
[0024]图3为本专利技术GPS数据计算示意图；
[0025]图4为前后排光伏板等高Lx长度计算图；
[0026]图5为便于图4计算的验算标注示意图；
[0027]图6后前后排光伏板非等高Lx长度计算图；
[0028]图7为阴影回避光伏板的倾角计算图；
[0029]图8为电动推杆的霍尔信号数计算图；
[0030]图9为控制盒的结构示意图；
[0031]图10为驱动盒的结构示意图；
[0032]图11为晴天和阴雨的逻辑示意图；
[0033]图12为三种不同天气模式光伏板状态设定示意图；
[0034]图13为本专利技术试验机型在本公司5楼有高度差9月份实时电量和光照强度检测图；
[0035]图14为本专利技术试验机型在本公司5楼无高度差4月份实时电量和光照强度检测图；
[0036]图15为本专利技术试验机型在本公司5楼无高度差6月份实时电量和光照强度检测图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0038]见图1至图10，本专利技术提供一种单轴追踪式光伏系统，用以通过控制电动推杆对光伏板进行东西向追日，其特征在于：具有控制盒、驱动盒，所述控制盒连接所述驱动盒，所述驱动盒通过电动推杆驱动连接光伏板，所述控制盒具有风力计、光强传感器、角度传感器、GPS，所述驱动盒具有马本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单轴追踪式光伏系统，用以通过控制电动推杆对光伏板进行东西向追日，其特征在于：具有控制盒、驱动盒，所述控制盒连接所述驱动盒，所述驱动盒通过电动推杆驱动连接光伏板，所述控制盒具有风力计、光强传感器、角度传感器、GPS，所述驱动盒具有马达、霍尔传感器、角度传感器，所述控制盒设有阴影回避逻辑，所述阴影回避逻辑具有以下步骤：S1,把光伏板架设的结构尺寸预先输入，进行统一参数的配置：其中，D为光伏板东西方向的长度，Δδ为光伏板的水平状态下的高度差，M为两个光伏板水平状态下之间的间隙，∠A为光伏板东西方向的倾角，∠B为太阳光东西分量与水平面之间的夹角；S2,从GPS实时获取经度、纬度、标准时间，并根据GPS，参考天文资讯推算实时太阳位置，计算出太阳的实时高度角α和方位角β，以及当天的日出时间和日落时间；S3,根据公式计算后一排光伏板上的影长Lx，影长Lx的公式为尺寸单位
‑
米；S4，结合实时太阳位置和影长Lx转动前后排光伏板的倾角，躲避阴影后进行正常追日。2.根据权利要求1所述的一种单轴追踪式光伏系统，其特征在于：S4中，前后排光伏板使用同一阴影回避逻辑，通过计算发明阴影遮挡的时间点a和b，其中a为上午时间节点，b为下午时间节点，令影长Lx＝0，此时光伏板A的倾角即为阴影回避后的最大光伏板倾角，令f＝tgB，x＝sinA，对x做反正弦求解，计算得到阴影回避后的光伏板倾角A＝arcsinx，在日出到a以及b到日落这两个时间段内同时调整前后排的倾角，躲避阴影后进行正常追日，而a、b之间的时间段内正常追日。3.根据权利要求1所述的一种单轴追踪式光伏系统，其特征在于：S4中，在会有阴影遮挡发生的时间段，前后排光伏板使用不同的追日倾角，前排的光伏板正常追日，而后排的光伏板回避转动倾角，躲避前排阴影后进行正常追日。4.根据权利要求3所述的一种单轴追踪式光伏系统，其特征在于：所述后排的光伏板回避转动倾角设为θ，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋敬姑，沈鹏霞，郝山峰，朱园杰，周凌峰，吴鑫，谢金龙，董思文，
申请(专利权)人：江扬科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：