[发明专利]场级跟踪器控制器

说明书

相关申请

本申请要求于2009年2月25日提交的标题为“场级跟踪器控制器”的美国专利申请序列No.12/392,316的优先权，该申请通过引用并入本文，恰似在本申请中为了所有目的对上述申请进行完整地阐述。

技术领域

背景技术

太阳能系统用于收集太阳辐射且将太阳辐射转换成可用的电能。系统通常包括安装在跟踪器上的太阳能单元的阵列和经由驱动电动机指引跟踪器的控制器。用于太阳能系统的自动化的跟踪器控制器用于指引太阳能单元跟随太阳的路径。控制器通常有赖于跟踪器的精确且正确的位置、时钟或定时机构和星历表等式来计算太阳辐射相对于太阳能单元阵列的相对方向。控制器通常控制单个跟踪器，单个跟踪器可以支撑一个或多个太阳能单元阵列。太阳能单元可以为聚光光伏(CPV)太阳能装置，其为利用一个或多个光学元件将入射光聚集到光生伏打电池上的装置。每单位面积可呈现出500或更多太阳的电力的这种聚光取决于相对于太阳的精确取向从而提供改进的性能。

一个或多个CPV装置可以组装成阵列。这些阵列安装在跟踪装置上，所述跟踪装置可包括刚性支撑结构、驱动电动机和冷却机构。跟踪器可以同时枢转和旋转多个太阳能阵列以跟随太阳的路径。跟踪器通常以如下方式相对于彼此分布：在使一个阵列可在另一阵列上具有的遮光轮廓最小化的同时，使得最大程度地暴露于太阳光。这使得在场中跟踪器的分布稀疏。分布可以被测量作为两维地面覆盖密度(GCD2D)。为了提供较稠密分布的跟踪器以使每个区域中收集的太阳能的量最大化，需要进行改进。

场中各个太阳能系统可能周期性地发生故障。随着太阳改变射角，最终不能工作的跟踪器或太阳能装置可对近旁的阵列产生遮光。因此，可能降低相邻太阳能系统的性能。周围结构(例如，风力涡轮机、建筑物、景观元素和树木)的遮光模式也可能影响太阳能系统的场的最大可能的电力输出。当前的跟踪器控制器不能解释可能周期性地阻挡太阳辐射的景观中的元素、其它这样的跟踪器、树木、建筑物或不工作的跟踪器。此外，设计为使得在阵列级处的电力输出最大化的跟踪器可导致在整体上场的发电是次优的。

因此，对于使得太阳能系统更稠密分布且提供各个跟踪器的动态控制从而使太阳能系统的场的电力输出最大化的改进的跟踪器控制器存在需求。

发明内容

提供一种用于在太阳能系统的场中可控地定位用于太阳能系统的一个或多个各个跟踪器的方法和装置。单个太阳能系统可以包括跟踪器、驱动电动机、太阳能装置和用于测量能量输出的器件。太阳能装置可以包括安装在跟踪器上的一个或多个阵列，并且阵列可以包括一个或多个太阳能单元。所述方法和装置可使场中的跟踪器取向以产生来自各个太阳能系统的电力输出之和的最大潜在电力(MPP)输出。本发明的场级跟踪器控制器可以基于诸如周围结构的位置和尺寸、太阳移动、太阳能系统中太阳能单元的电子布置以及与该系统的期望输出相比较的能量系统的测量输出的因素来计算用于各个太阳能系统的改进配置。场级跟踪器控制器包括输入器件、与太阳能系统的场进行通信的可编程控制器以及用于存储算法的器件，所述算法对于太阳能系统的场的MPP计算太阳能系统的改进配置。

根据本发明的一个实施方案，场级跟踪器控制器可以包括输入器件，所述输入器件用于输入场中各个太阳能系统的位置和尺寸以及系统中太阳能单元的电子布置。控制器还可以包括用于存储算法的存储器件，所述算法基于场中各太阳能系统的位置和尺寸、测量到的由场中的各太阳能系统生成的电力输出、阵列中太阳能单元的电子布置和用于太阳移动的星历表等式来对于太阳能系统之和的最大潜在电力(MPP)输出计算各个太阳能系统的改进配置。在另一实施方案中，场级跟踪器控制器可以使太阳能系统的第一部分取向为提供在太阳能系统的第二部分上的最小遮光模式，从而提供场中太阳能系统之和的最大潜在电力输出。对场中的系统的最小遮光模式可以通过使用星历表等式、场中各个太阳能系统或其它结构的位置和尺寸的算法来计算，以便计算出由各个跟踪器或其它结构产生的遮光模式。在另一实施方案中，场级跟踪器控制器可以监测各个太阳能系统的输出并计算一个或多个太阳能跟踪器可能故障的改进位置集合。场级控制器系统提供了在整体上而不是基于各个系统使得太阳能系统的场的电力输出最大化的独特方案。

附图说明

图1描绘了太阳能系统的场的示意图。

图2示出了以三个并联串电子连接的太阳能装置的阵列的示意图。

图3描绘了图示对于太阳能装置的三个并联串的遮光影响的曲线图。