[发明专利]一种采用直流总线的光伏支架同步跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏支架同步跟踪方法。

背景技术

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，中国发明专利：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；但该发明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。

发明内容

针对上述问题，本发明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，本发明采取以下技术方案：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。

本发明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。