一种采用直流总线的光伏支架同步跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种光伏跟踪支架同步跟踪控制方法。该方法采用1根直流总线由1个控制器对若干个单轴跟踪支架进行同步跟踪，每个单轴跟踪支架仅用2根导线与直流总线相连，每个单轴跟踪支架均能实现机械限位保护和积累误差消除，只需在同步跟踪的某一个单轴支架安装倾角传感器作为控制反馈；采用2根直流总线由1个控制器对若干个双轴跟踪支架进行同步跟踪，每个双轴跟踪支架仅有4跟导线与2根直流总线相连，每个双轴跟踪支架均能实现机械限位保护和积累误差消除，只需在同步跟踪的某一个双轴支架安装倾角传感器作为控制反馈。该控制方法工程可行性强，跟踪精度高，且大大降低跟踪支架的初始造价及后期维护费用，具有广阔的发展前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏支架同步跟踪方法。
技术介绍
随着技术的成熟和造价的降低，光伏发电已经在国内外得到了广泛的应用。根据采用的支架形式的不同，可分为固定式和自动跟踪式。自动跟踪支架可以使得系统的发电量相对于固定式支架提高10% 50%，但自动跟踪支架的造价及维护费用也明显高于固定式支架。为了降低初始造价，中国专利技术专利一种自动跟踪太阳能光伏发电装置阵列同步跟踪方法(CN 101030741A)提出了一种基于交流总线的光伏阵列同步跟踪方法。它的技术特征是(1)采用相同频率的交流电源同时驱动连接在交流总线上转速相同的同步跟踪支架的所有同步微电机，跟踪支架倾角、方位角两个跟踪方向机械减速比相同；(2)在其中一个跟踪支架上安装光敏传感器实现反馈控制。这种同步跟踪控制方法存在的问题和不足如下(1)由于只在其中一个跟踪支架上安装光敏传感器探测太阳位置，同步跟踪的其它支架未能实现闭环控制；而各个支架的机械参数、同步电机的参数以及所受的风况有所差异，造成支架并不能完全同步跟踪，跟踪误差会积累，从而使跟踪效果大大降低；但该专利技术未考虑消除积累误差的问题；并且，由于采用交流控制总线，若要消除积累误差，需要在每个支架上安装位置传感器，并将信号传递到同步跟踪控制器，这增加了支架与控制器之间的电缆连接，在增加造价的同时给调试、检修带来了难度；(2)为保证跟踪支架运行的安全性，这种同步跟踪方法必须在每个支架安装限位传感器(一般每个轴向安装2个)，以确保支架不会越过极限位置造成损失；由于该专利采用交流控制总线，这些限位传感器必须通过另外的电缆将信号传递到同步跟踪控制器，以便其作出停机保护并能控制支架返回到正常运行角度范围，这增加了支架与控制器之间的电缆连接，在增加造价的同时给调试、检修带来了难度；(3)这种同步跟踪方法采用光敏传感器探测太阳位置，在传感器有灰尘覆盖以及阴雨天时跟踪会失灵。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种采用直流总线的光伏支架同步跟踪的方法，同步跟踪的所有的支架由1个控制器控制，仅需要1根直流总线(+-两根导体)就可以实现若干跟踪支架一个轴向的同步跟踪，无需另外的电缆连接就能实现同步跟踪误差的定时消除及机械限位，并在同步跟踪的其中一个支架上安装倾角传感器来测量支架的角度实现反馈控制避免光敏传感器的灰尘遮挡及阴雨天失灵的问题。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案采用一个控制器控制同步跟踪的所有支架，每个支架配套1个(单轴)或2个(双轴)直流电机及配套减速装置为跟踪动力机构， 每个支架同一轴向的直流电机参数及减速装置的减速比相同；同步跟踪的所有支架的每个轴向的直流电机连接到1个直流总线上，在其中1个支架上安装角度传感器作为控制器的反馈器件，控制器内置实时时钟根据天文公式计算支架应跟踪到的角度，并根据角度传感器反馈控制直流总线的通断和极性来控制各个支架的直流电机同步停止、正转或反转，实现同步跟踪。每个支架的单个轴向配有跟踪角过大和跟踪角过小2个限位开关和2个二极管， 这2个限位开关、2个二极管通过一定的方式串、并联在直流电机回路中，对外部仅需2根导线连接；同步跟踪的每个支架单个轴向的跟踪角过大、过小的极限位置设置成相同；当在直流电机系统两端施加正向电压时，该轴向支架旋转角度增大，当支架的角度大到极限位置时，跟踪角过大限位开关断开，支架停止跟踪，达到机械限位保护的目的；此时，若在直流电机系统两端施加反向电压时，该轴向支架旋转角度减小，当支架的角度小到极限位置时，跟踪角过小限位开关断开，支架停止跟踪，达到机械限位保护的目的；再次施加正向电压时，上述过程可重复。为了消除积累误差，同步跟踪的每个支架每个轴向的跟踪角过大、过小的极限位置设置成相同；在每天早晨支架开始跟踪时，控制器控制所有的支架的每个轴向运行到该轴向跟踪角过大或过小极限位置。通过这一方法，同步跟踪的所有支架各个轴向的初始跟踪位置相同，消除了积累误差。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点跟踪支架系统造价低(1)所有同步跟踪支架仅需1个控制器和1个角度传感器；(2) 每个支架的每个轴向直流电机系统仅需2根导线与控制器的该轴向的直流控制总线相连就能实现同步跟踪、限位保护、复位消除积累误差等功能，各个支架与控制器之间联系极少，降低了造价和调试、维护难度。可靠性高采用限位开关来实现机械限位保护，使得支架不会越过极限位置造成永久性损伤。控制精度高由控制器在每天早晨将所有支架复位到初始跟踪位置，消除了累积误差。附图说明图1是直流电机、限位开关、二极管接线图。图2是基于直流总线的单轴跟踪支架控制实施方法。图3是基于直流总线的双轴跟踪支架控制实施方法。图中1. 二极管A，2. 二极管B，3.直流电机及减速机构，4.跟踪角过小限位开关触点，5.跟踪角过大限位开关触点，6.倾角传感器，7.直流接触器A，8.直流接触器B，9.直流电源，10.实时时钟芯片，11.控制器，12.单个单轴跟踪支架电气系统， 13.直流总线一，14.直流总线二，15.单个双轴跟踪支架电气系统，16.单个双轴跟踪支架其中一个轴向电气系统，17.单个双轴跟踪支架另一轴向电气系统，18.直流接触器C， 19.直流接触器D。具体实施方案下面结合附图和实施例对本专利技术的进行详细的描述。在图1中，二极管A (1)、二极管B (2)、直流电机及减速机构(3)、跟踪角过小限位4开关触点(4)、跟踪角过大限位开关触点(5)按图示方式连接成回路；初始时，支架跟踪角在正常数值范围，此时跟踪角过小限位开关触点(4)和跟踪角过大限位开关触点(5)均闭合，施加正向电压时，直流电机正转，对应跟踪角增大；施加反向电压时，直流电机反转，对应跟踪角减小；当施加正向电压使得跟踪角超过跟踪角过大限位设置时，跟踪角过大限位开关触点(5)断开，由于二极管B (2)不能通过正向电流，因此，直流电机回路断电，支架停止在跟踪角过大限位角度位置，起到机械限位保护作用；此时，若施加反向电压，电流可经过二极管B (2)和跟踪角过小限位开关触点(4)形成通路，直流电机推动支架往跟踪角减小的方向运行；若一直施加反向电压，则支架停止在跟踪角过小限位角度位置，起到机械限位保护作用。在图2所示的实施例中，若干个同步跟踪的单轴跟踪支架电气系统(12)通过2个导线并联在直流总线一(13)上，同步跟踪的所有单轴跟踪支架的直流电机参数、减速机构减速比、跟踪角过大限位位置、跟踪角过小限位位置及其它机械特性基本相同，在其中一个单轴跟踪支架上安装倾角传感器(6)，控制器(11)根据内置时钟芯片(10)实时计算理论跟踪角度并根据倾角传感器(6)的反馈控制直流接触器A (7)和直流接触器B (8)的断开、 闭合(不能同时闭合)可以控制直流总线一(13)上施加正向、反向电压或不施加电压，从而控制连接在直流总线上的所有单轴跟踪支架同步实现正向、反向或停止跟踪。同步跟踪的任何一个单轴跟踪支架一旦出现跟踪角越限，则该支架电气回路断电，支架停止跟踪，保护支架的安全。在每天太阳升起之前，控制器(11)控制所有单轴跟踪支架运行到跟踪角过小或过大限位位置，实现新的一天同步跟踪初始位置相同，消除前一天同步跟踪的积累误差； 在消除积累误差之后，控制器(11)控制同步跟踪的支架实现新的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，单建东，周爱荣，
申请(专利权)人：江苏东升光伏发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：