[发明专利]光伏追踪控制器及其控制方法

说明书

技术领域

    被发明涉及光伏发电装置设计技术领域，尤其涉及一种光伏追踪控制器及其控制方法。

背景技术

光伏发电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，光伏发电系统通常会采用太阳追踪踪功能的控制器。

以往的追踪控制器，如专利CN200510043491.9，根据地球围绕太阳运转的基本规律及有关参数计算出安装地当日之真太阳时、赤纬角、日出日落时间并由此再根据跟踪运转的速度分别算出各时间间隔仰角与方位所需跟踪运行时间，然后根据算得的各时间间隔所需运行时间，控制仰角跟踪与方位跟踪运行直至日落。但是这种方式不能对光伏电池板的实际姿态和角度进行检测，无法发现追踪偏差，导致电量损失。

专利CN200610146201.8利用光传感器检测太阳位置，作为追踪控制的闭环检测元件。如果光伏电池板的姿态没有与太阳光入射光线呈直角，则光传感器的信号放大电路就会检测出来并以电信号表示。控制器根据这个电信号来驱动电机进行相应调整，直到光伏电池板表面与太阳光入射光线再次垂直。这种控制器的缺点是在多云天气时无法分辨出太阳位置，从而无法持续追踪太阳，导致电量损失。

专利CN201110428797.1、专利CN201210296927.5、专利CN201220738496.9给出了时控和光控相结合的方案，晴天时用光控方案，即光传感器检测太阳位置并控制传动部件追踪太阳，多云天气时使用时控算法，即根据当地时间和经纬度计算太阳位置，控制传动部件继续追踪。缺点之一是没有给出时控和光控算法的切换条件，在晴间多云天气的临界点会出现两种算法频繁切换的混乱现象，影响系统稳定性和发电量；缺点之二是没有考虑光传感器出现故障时的处理方法，有可能会导致无法切换到时控算法而无法实现追踪功能，导致电量损失。  

专利CN201310540917.6所述的控制器，包括获取光伏电池板的角度、光伏电池板的速度和当前时刻的太阳倾角，利用角度控制模块、速度控制模块和比例系数整定模块组成的三闭环控制结构，生成控制电机转动的指令。缺点是没有实现光伏电池板的防风保护，存在安全隐患。

上述各方案存在的无法检测光伏电池板姿态、无法分辨太阳位置、不同算法切换时出现抖动、可靠性和安全性较低的特点，都不利于系统稳定发电。

发明内容

本发明的目的是提供一种平单轴光伏追踪控制器及其控制方法，可实现晴天、多云天气、大风天气三种工况下不同追踪算法之间平滑切换，准确测量光伏电池板与太阳入射光线的角度，提高追踪精度和控制系统的可靠性，实现光伏电池板防风安全保护，从而实现发电量最大化。

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明控制器采用以下技术方案：它包括风速传感器、太阳位置及辐照强度传感器、电机驱动电流传感器、光伏电池板角度传感器、追踪运动极限位置传感器，电机驱动器、电机，控制器，光伏电池板支架、光伏电池板、追踪传动机构，所述风速传感器独立安装在高于光伏电池板的位置并通过信号线与控制器相连，太阳位置及辐照强度传感器安装在光伏电池板支架上并通过信号线与控制器相连，电机驱动电流传感器安装在电机驱动器的供电电路中并将通过信号线与控制器相连，光伏电池板角度传感器安装在光伏电池板支架上并通过信号线与控制器相连，追踪运动极限位置传感器有两个，分别安装在追踪传动机构运动范围的两个极限位置并均通过信号线与控制器相连，电机驱动器分别与控制器和电机相连，电机分别与电机驱动器和追踪传动机构相连，追踪传动机构一端连接电机、另一端连接光伏电池板支架，所述控制器通过通讯线路和通讯模块连接，通讯模块通过网络将控制器与上位机监控系统相连。

优选的，所述光伏电池板角度传感器采用倾角仪电位器。

优选的，所述控制器采用可编程逻辑控制器PLC或嵌入式控制器。

优选的，所述的追踪运动极限位置传感器为干结点式行程开关。

优选的，所述光伏电池板支架与追踪传动机构是平单轴追踪系统，也可以是立柱式固定倾角单轴追踪系统、双轴追踪系统中任一种。

本发明还提供了一种光伏追踪控制方法，其包括以下步骤：

步骤1：获取当前风速、光伏电池板角度、时间、太阳位置与辐照强度、电机驱动电流、追踪运动极限位置状态，作为实时状态信息输入到控制器；

步骤2：如果处于追踪运动极限位置触发状态，则执行步骤8，否则执行步骤3；