基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，包括工控主机，以及分别通过工业通信总线与所述工控主机信号连接的方位角调节模块、俯仰角调节模块及地磁传感器测量模块。本实用新型专利技术所述基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，可以克服现有技术中成本高、精确度低、操作过程繁琐与可靠性差等缺陷，以实现成本低、精确度高、操作过程简单与可靠性好的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏发电
，具体地，涉及基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统。
技术介绍
在光伏发电
，跟踪式光伏发电系统的主要应用，包括在光伏发电过程中，通过将光伏电池板固定在具有对太阳当前方位和俯仰角跟踪能力的机械转动系统设备上，大幅度提高传统光伏电池板的发电能力。目前，有两种跟踪方式一种跟踪方式是主动式跟踪，即通过天文算法计算出当前的太阳的实际方位角和俯仰角，然后机械系统调整光伏电池板到相应的位置；另外ー种跟踪方式是被动式跟踪，即通过光敏传感器检测到太阳位置的变化，机械系统作出相应的转动调整，以转动到最大化接受太阳能的角度和位置。但是，传统的主动式跟踪的技术解决方案存在以下问题如果通过步进电机和伺服控制器来实现高精度转动，其成本过高；如果通过传统可编程逻辑控制器(PLC)来实现，辅以运动控制模块，成本过高；另外，在安装系统的过程中，需要非常精确地对初始化的方位角进行精确定位，系统安装调试过程繁琐，且精确度难以控制。被动式跟踪存在以下问题在恶劣的自然环境下，当光敏传感器被污染或者遮盖时，传感器可能会得到被严重影响、甚至错误的測量結果，那么将会导致跟踪效果大大下降、甚至方向位置完全错误的情况。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术中的跟踪式光伏发电系统至少存在以下缺陷⑴成本高在主动式跟踪方式中，如果通过步进电机和伺服控制器来实现高精度转动，则成本过高；如果通过传统可编程逻辑控制器(PLC)、辅以运动控制模块来实现，则成本仍然很高；⑵精确度低在主动式跟踪方式中，安装系统时，需要非常精确地对初始化的方位角进行精确定位，精确度难以控制；⑶操作过程繁琐在主动式跟踪方式中，安装系统时，需要非常精确地对初始化的方位角进行精确定位，系统安装调试过程繁琐；⑷可靠性差在被动式跟踪方式中，当光敏传感器在恶劣的自然环境中被污染或者遮盖的时，传感器可能会得到被严重影响的、甚至错误的测量結果，导致跟踪效果大大下降、甚至方向位置完全错误的情况。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对上述问题，提出基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，以实现成本低、精确度高、操作过程简单与可靠性好的优点。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，包括エ控主机，以及分别通过エ业通信总线与所述エ控主机信号连接的方位角调节模块、俯仰角调节模块及地磁传感器測量模块，其中所述地磁传感器測量模块，用于实时采集光伏电池板的俯仰角与方位角，并将实时测量结果反馈至エ控主机；所述エ控主机，用于根据天文算法计算光伏电池板的当前俯仰角与方位角，将计算结果与地磁传感器測量模块的实时测量结果进行比较，井根据比较结果实时控制方位角调节模块和/或俯仰角调节模块动作；所述俯仰角调节模块，用于根据エ控主机的控制指令，实时调节光伏电池板的俯仰角；所述方位角调节模块，用于根据エ控主机的控制指令，实时调节光伏电池板的方位角。进ー步地，所述方位角调节模块，包括依次与エ控主机信号连接的第一电机变频器与方位角电机。进ー步地，所述俯仰角调节模块，包括依次与エ控主机信号连接的第二电机变频器与俯仰角电机。进ー步地，以上所述的基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，还包括用于为各用电设备供电的电源模块，所述电源模块分别与エ控主机、第一电机变频器、第二电机变频器、方位角电机、俯仰角电机及地磁传感器测量模块电连接。进ー步地，所述エ控主机至少包括Atmel公司的型号为AT91SAM9G20的微处理器。进ー步地，所述地磁传感器测量模块至少包括Holleywell公司的型号为HMC5843的地磁传感器。进ー步地，所述第一电机变频器与第二电机变频器，至少包括Omron公司的型号为JX2 200V的电机变频器。进ー步地，所述方位角电机与俯仰角电机，至少包括SEW公司的型号为RX57的电机。同时，本技术采用的另ー技术方案是一种根据以上所述的基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统的实现方法，包括a、将根据天文算法计算得到的光伏电池板俯仰角与方位角的理论值，与通过地磁传感器实时测量得到的光伏电池板当前俯仰角与方位角的测量值，进行比较；b、当比较结果超出预设误差范围时，控制用于调节光伏电池板俯仰角的俯仰角调节模块和/或用于调节光伏电池板方位角的方位角调节模块，实时调整当前光伏电池板的俯仰角和/或方位角，并返回步骤a。进ー步地，以上所述的基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统的实现方法，在步骤a之后,还包括C、当比较结果在预设误差范围内时，本次调整跟踪过程结束。本技术各实施例的基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，由于包括エ控主机，以及分别通过エ业通信总线与エ控主机信号连接的方位角调节模块、俯仰角调节模块及地磁传感器測量模块；可以基于高精度的三维地磁传感器对光伏电池板的当前实际方位和角度进行测量，基于天文算法对光伏电池板的当前方位与角度的理论值进行计算，将测量值与理论值进行比较，闭环调节控制，以实时跟踪当前太阳位置并及时调节光伏电池板的当前方位和角度；从而可以克服现有技术中成本高、精确度低、操作过程繁琐与可靠性差的缺陷，以实现成本低、精确度高、操作过程简单与可靠性好的优点。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进ー步的详细描述。附图说明附图用来提供对本技术的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中图I为根据本技术基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统的工作原理示意图；图2为根据本技术基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统中闭环控制回路的工作原理示意图；图3为根据本技术基于三维地磁传感器的光伏发电跟踪方法的流程示意图。结合附图，本技术实施例中附图标记如下I-エ控主机；2_第一电机变频器；3_第二电机变频器；4_地磁传感器測量模块；5-方位角电机；6_俯仰角电机。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。系统实施例根据本技术实施例，提供了基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统。如图I和图2所示，本实施例包括エ控主机1，分别通过エ业通信总线与所述エ控主机I信号连接的方位角调节模块、俯仰角调节模块及地磁传感器測量模块4，以及用于为各用电设备供电的电源模块，电源模块分别与エ控主机I、第一电机变频器2、第二电机变频器3、方位角电机5、俯仰角电机6及地磁传感器測量模块4电连接。这里，エ控主机I至少包括Atmel公司的型号为AT91SAM9G20的微处理器，地磁传感器测量模块4至少包括Holleywell公司的型号为HMC 5843的地磁传感器。其中，上述地磁传感器測量模块4，用于在方位角调节模块和/或俯仰角调节模块及外界扰动控制下，实时采集光伏电池板的俯仰角与方位角，并将实时测量结果反馈至エ控主机I;エ控主机1，用于根据天文算法计算光本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于三维地磁传感器的跟踪式光伏发电系统，其特征在于，包括工控主机，以及分别通过工业通信总线与所述工控主机信号连接的方位角调节模块、俯仰角调节模块及地磁传感器测量模块，其中：？所述地磁传感器测量模块，用于实时采集光伏电池板的俯仰角与方位角，并将实时测量结果反馈至工控主机；？所述工控主机，用于根据天文算法计算光伏电池板的当前俯仰角与方位角，将计算结果与地磁传感器测量模块的实时测量结果进行比较，并根据比较结果实时控制方位角调节模块和/或俯仰角调节模块动作；？所述俯仰角调节模块，用于根据工控主机的控制指令，实时调节光伏电池板的俯仰角；？所述方位角调节模块，用于根据工控主机的控制指令，实时调节光伏电池板的方位角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，宋启明，
申请(专利权)人：无锡泰克塞斯新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：