太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统，包含有主机系统和若干台从机系统，所述从机系统包含有方位角及高度角位置反馈编码器、从机无线通讯单元、主控制单元和水平及垂直方向电机驱动单元，所述从机系统主控制单元包含有ＣＰＵ、地址设置单元、时钟芯片、ＲＳ２３２通讯模块、键盘操作单元和ＬＣＤ显示模块，所述主机系统包含有ＰＣ主机、主机无线通讯单元和风速风速传感器。本发明专利技术太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统，能够实时监控各个从机工作状态且监控成本小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统，用于对太阳能光伏发电跟踪系统进行集中的监控。
技术介绍
自20世纪70年代全球发生石油危机以来，太阳能光伏发电技术在西方发达国家 引起了高度重视，各国政府从环境保护和能源可持续发展战略的角度出发，纷纷制定政策， 鼓励和支持太阳能光伏发电技术，其发展速度很快。众所周公知，太阳能
的主要问题不在于如何收集太阳辐射能，而在于如 何更便利地收集及更好的利用，在发电系统中，组件、逆变器等国内基本已成熟，想就这方 面在发电效率上提高1个百分点十分困难，而建立在双轴自动跟踪系统的基础上的发电效 率能在原有基础上提高40%左右，但由于双轴跟踪系统增加了水平跟垂直旋转驱动机构， 需要控制系统进行24小时对旋转电机进行驱动控制，对整个电气控制系统的稳定性有着 较高的要求，而一般情况下，跟踪系统都是安装在野外，可能会受到雷电、强电磁场等恶劣 环境的影响，这些因素都可能引起系统误动作、运行紊乱、系统崩溃或损坏，出现这些情况 时如果不能及时发现并解决，会对整个跟踪系统产生灾难性的后果。另一方面，由于跟踪系统支架上安装了大面积的太阳能电池板，承受了大量的风 压，当达到一定风速时，为了保护系统结构不被破坏，必须将系统旋转到与风向一致的角度 来最大限度减小风压对支架结构的冲击，因此每个系统都需要安装风速风向传感器来检测 风速及风向数据，经济成本偏高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种能够实时监控各个从机工作状态且监 控成本小的太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统。本专利技术的目的是这样实现的一种太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统，包 含有主机系统和若干台从机系统，所述从机系统包含有方位角及高度角位置反馈编码器、 从机无线通讯单元、主控制单元和水平及垂直方向电机驱动单元，所述从机系统的主控制 单元分别与方位角及高度角位置反馈编码器、从机无线通讯模块和水平及垂直方向电机 驱动单元相连接，所述的水平及垂直方向电机驱动单元采用两片专用直流电机驱动模块 LMD18200T作为水平及垂直方向的电机驱动，所述的水平方位角及垂直高度角位置反馈传 感器采用两个分辨率为1000具有A、B、Z信号的旋转编码器，分别安装在水平及垂直的旋转 轴上，所述从机无线通讯单元采用无线数传模块KYL-1020L，所述从机系统主控制单元包含 有CPU、地址设置单元、时钟芯片、RS232通讯模块、键盘操作单元和IXD显示模块，所述CPU 分别与地址设置单元、时钟芯片、RS232通讯模块、键盘操作单元和IXD显示模块相连，所述 CPU采用51单片机，时钟芯片采用DS1302芯片，并且与CPU的两个通用I/O 口连接，所述 时钟芯片采用电源块及后备电池双电源供电；地址设置单元采用一组8位DIP开关作为每个从机独立系统的通讯地址；键盘操作单元包括手动/自动开关、时间设置按钮、手动操作 时支架上下左右旋转按钮；IXD显示模块用来显示系统的当前时间、工作状态、及工作数据 (包括水平方位角度及垂直高度角度)；RS232通讯模块采用常用的MAX232芯片；所述主机系统包含有PC主机、主机无线通讯单元和风速风速传感器，所述主机无 线通讯单元采用无线数传模块KYL-1020L，且所述主机系统与从机系统通过主机无线通讯 单元和从机无线通讯单元的配合实现无线连接，所述PC主机与主机无线通讯单元和风速 风速传感器相连接。本专利技术的工作原理为在本专利技术系统中，由安装监控软件的PC主机作为系统主机(以下简称主机)，由它 来统一进行数据访问及命令控制；从机系统通过地址设置单元将通讯地址设置为01-250， 风速检测装置通讯地址为251，地址00用作对所有从机系统进行广播；从机工作原理CPU定时从时钟芯片读取当前时间，水平方位角及垂直高度角是 基于当前时间进行定位跟踪，具体计算方法如下水平方位角定位方法以早上6:00为初始原点，下午18:00为180度，设白 天任一时间T(H:M)处于6:00与18:00之间，以分钟为计算单位，则当前目标方位角= (180*((H-6)*60+M))/((18-6)*60)。垂直高度角定位方法以北半球为例，已知南北回归线角度为23度26分。太阳直 射北回归线日期为6月21日，直射南回归线日期为12月22日，跟据太阳移动的方向不同， 将一年划分两个时间段，第一段从6月22日到12月22日这段时间，太阳向南移动；第二段 从12月23日到6月21日这段时间，太阳向北移动。假设当地纬度为X度Y分，由于时钟 芯片DS1302具有计算2100年之前的秒、分、时、日、月、年的能力还有闰年调整的能力，所以 很容易算出从一个日期到6月21日的天数，当时间处于第一时间段，设从6月21日到当前 日期总天数为Z天，则当前目标高度角=((X*60+Y) - (23*60+26) + (Ζ/183) * (23*60+26) *2) /60;当时间处于第一时间段，设从6月21日到当前日期总天数为Z天，则当前目标高度角 =((Χ*60+Υ)-(23*60+26)+ (Ζ/183)* (23*60+26)*2)/60 ；当时间处于第一二时间段，设从当前日期到6月21日总天数为Z天，则当前目标 高度角=((Χ*60+Υ) - (23*60+26) + (Ζ/183) * (23*60+26) *2) /60。从机共有三种工作方式(1)第一种为手动工作方式，当把从机系统主控制单元中键盘操作单元的手动/ 自动开关打到手动状态时，从机系统就处于手动状态，在这种状态下，从机不受主机控制， 也不会跟据当前时间自动跟踪定位，只接受用户手动命令，操作都可通过键盘操作单元中 上、下、左、右按钮来控制从机支架水平及垂直方向旋转，这种工作方式一般用于系统调试 及维护过程。(2)当手动/自动开关打到自动状态时，从机就处于自动状态，若此时主机检测到风速未超过警戒风速，从机基于当前时间计算出理论的方位角及高度角的值，再根据水平 方位角及垂直高度角位置反馈传感器计算出当前实际的方位角及高度角，当实际的方位角 与理论方位角出现偏差时，系统驱动水平电机旋转，直到检测出实际值与理论值一至时停 止电机运转，垂直方向的工作原理跟水平方向一样。通过这种工作方式，随着时间的不断变 化，计算出的理论角度也会不断变化，这样使得实际角度与理论角度不断出现偏差，导致系统不断驱动电机旋转，完成系统的跟踪功能。(3)当手动/自动开关打到自动状态时，从机就处于自动状态，若此时主机检测 到风速超过警戒风速，主机通过广播地址命令所有从机工作状态从自动状态修改为受控状 态，并发出旋转命令，控制所有从机旋转到指定角度进行避风，防止从机系统长时间受强风 冲击，当主机连续5分钟检测到风速低于警戒风速时，主机通过广播地址命令所有从机把 工作状态从受控状态修改为自动状态，继续实现自动跟踪功能。主机工作原理(1)对从机系统的监测主机每隔5秒钟对所有从机系统进行访问，查询从机的通讯状态、工作状态、当前实际的方位角高度角数据及从机系统的时间，并将查询结果数据 实时显示在PC主机的监控软件界面上，当出现与某台从机连续两次通讯出现故障时，可以 判断从机出现系统故障，立刻发出报警信息，驱动主机扬声器发出警报声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光伏发电跟踪系统集中监控系统，其特征在于：包含有主机系统和若干台从机系统，所述从机系统包含有方位角及高度角位置反馈编码器、从机无线通讯单元、主控制单元和水平及垂直方向电机驱动单元，所述从机系统的主控制单元分别与方位角及高度角位置反馈编码器、从机无线通讯模块和水平及垂直方向电机驱动单元相连接，所述的水平及垂直方向电机驱动单元采用两片专用直流电机驱动模块ＬＭＤ１８２００Ｔ作为水平及垂直方向的电机驱动，所述的水平方位角及垂直高度角位置反馈传感器采用两个分辨率为１０００具有Ａ、Ｂ、Ｚ信号的旋转编码器，分别安装在水平及垂直的旋转轴上，所述从机无线通讯单元采用无线数传模块ＫＹＬ－１０２０Ｌ，所述从机系统主控制单元包含有ＣＰＵ、地址设置单元、时钟芯片、ＲＳ２３２通讯模块、键盘操作单元和ＬＣＤ显示模块，所述ＣＰＵ分别与地址设置单元、时钟芯片、ＲＳ２３２通讯模块、键盘操作单元和ＬＣＤ显示模块相连，所述ＣＰＵ采用５１单片机，时钟芯片采用ＤＳ１３０２芯片，并且与ＣＰＵ的两个通用Ｉ／Ｏ口连接，所述时钟芯片采用电源块及后备电池双电源供电；地址设置单元采用一组８位ＤＩＰ开关作为每个从机独立系统的通讯地址；键盘操作单元包括手动／自动开关、时间设置按钮、手动操作时支架上下左右旋转按钮；ＬＣＤ显示模块用来显示系统的当前时间、工作状态、及工作数据（包括水平方位角度及垂直高度角度）；ＲＳ２３２通讯模块采用常用的ＭＡＸ２３２芯片；所述主机系统包含有ＰＣ主机、主机无线通讯单元和风速风速传感器，所述主机无线通讯单元采用无线数传模块ＫＹＬ－１０２０Ｌ，且所述主机系统与从机系统通过主机无线通讯单元和从机无线通讯单元的配合实现无线连接，所述ＰＣ主机与主机无线通讯单元和风速风速传感器相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴，
申请(专利权)人：江苏爱康太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]