[发明专利]分布式网络化的光伏电池板智能跟踪装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能自动跟踪控制装置设计技术领域，尤其涉及一种分布式网络化的光伏电池板智能跟踪装置及其控制方法。

背景技术

光伏发电具有无污染、无噪声、取之不尽、用之不竭等优点，且除阳光外无需其它生产材料，是一种具有广阔前景的绿色能源，在未来的供电系统中将占有重要的地位。

光伏电池的输出功率与光照强度有关，并且光照强度在一定程度上直接制约着太阳能电池板的发电效率。为了提高效率，光伏发电系统中通常会采用具备太阳能跟踪功能的控制装置。目前光伏电池板跟踪装置部分采用伺服电机作为执行机构，成本较高；部分太阳能跟踪装置通过光控传感器获取光伏电池板的跟踪角度设定值，这种方式容易受外界环境影响，存在精度不高的缺点；部分跟踪控制装置在反馈信号和电机输出信号的接线顺序上有要求，缺乏智能性；部分跟踪装置的输入输出模拟信号没有实现真正意义上的“隔离”，容易受外界信号电磁干扰；部分跟踪装置没有向更高一级的计算机控制系统提供通信接口，因而不具备组网功能。

此外，现有的光伏电池板跟踪系统多数采用控制器参数固定的双闭环或单闭环控制结构，存在控制器参数整定困难、控制精度和动态响应特性不好的问题，因而影响光伏系统的发电效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种分布式网络化的光伏电池板智能跟踪装置及其控制方法，用于解决现有的太阳能自动跟踪控制装置存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种分布式网络化的光伏电池板智能跟踪装置，其特征是所述装置包括支撑传动机构、电机、电机驱动模块、主控制器、太阳倾角输入模块和光伏电池板角度输出模块；

所述光伏电池板安装在支撑传动机构上；

所述支撑传动机构包括角度传感器、光电编码器和减速箱；

所述角度传感器与主控制器相连；

所述光电编码器分别与减速箱和主控制器相连；

所述减速箱与电机相连；

所述电机驱动模块分别与主控制器和电机相连；

所述太阳倾角输入模块与主控制器相连；

所述光伏电池板角度输出模块与主控制器相连；

所述角度传感器用于测量光伏电池板的角度并将测量得到的光伏电池板的角度发送至主控制器；

所述光电编码器用于测量光伏电池板的速度并将测量得到的光伏电池板的速度发送至主控制器；

所述减速箱用于根据电机转动速度控制支撑传动机构转动；

所述太阳倾角输入模块用于获取当前时刻的太阳倾角并将所述当前时刻的太阳倾角发送至主控制器；

所述主控制器用于接收光伏电池板的角度、光伏电池板的速度和当前时刻的太阳倾角，并将光伏电池板的角度发送至光伏电池板角度输出模块，然后根据光伏电池板的角度、光伏电池板的速度和当前时刻的太阳倾角生成控制电机转动的指令并将所述控制电机转动的指令发送至电机驱动模块；

所述主控制器包括角度控制模块、速度控制模块和比例系数整定模块；

所述角度控制模块分别与角度传感器、太阳倾角输入模块、速度控制模块和比例系数整定模块相连；

所述速度控制模块分别与角度控制模块、光电编码器、比例系数整定模块和电机驱动模块相连；

所述比例系数整定模块分别与角度控制模块和速度控制模块相连；

所述角度控制模块用于接收光伏电池板的角度和当前时刻的太阳倾角，根据所述光伏电池板的角度和当前时刻的太阳倾角计算速度设定值，并将所述速度设定值发送至速度控制模块和比例系数整定模块；

所述速度控制模块用于接收速度设定值、光伏电池板的速度和整定比例系数，并将光伏电池板的速度发送至比例系数整定模块，再根据速度设定值、光伏电池板的速度和整定比例系数生成控制电机转动的指令，然后将控制电机转动的指令发送到电机驱动模块；

所述比例系数整定模块用于接收速度设定值和光伏电池板的速度，根据速度设定值和光伏电池板的速度计算整定比例系数并将所述整定比例系数发送至速度控制模块；

所述光伏电池板角度输出模块用于接收主控制器发送的当前时刻的太阳倾角并输出；

所述电机驱动模块用于接收主控制器发送的控制电机转动的指令并根据所述控制电机转动的指令驱动电机转动。

所述太阳倾角输入模块包括实时角度计算器、计算机输入接口单元和电流电压隔离器；

所述实时角度计算器和计算机输入单元分别与电流电压隔离器相连；

所述电流电压隔离器与主控制器相连；