[发明专利]一种基于PLC的斜单轴光伏自动跟踪控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏支架的自动跟踪，尤其涉及一种基于PLC的斜单轴光伏自动跟踪控制装置及控制方法。

背景技术

在当今社会，能源问题已成为制约人类进步的重要因素，随着煤炭、石油等常规能源的不断消耗，以常规能源为基础的能源结构已不能适应可持续发展的需求，开发新型可再生能源已迫在眉睫。太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源越来越受到人们的关注，发展前景非常广阔。但太阳能存在着间歇性、密度低、光照强度和方向随时间不断变化的问题，只有使光伏板与太阳光线时刻保持垂直，才能有效的解决这些问题，提高太阳能的利用率。

根据调查发现，目前光伏斜单轴自动跟踪控制装置按跟踪策略可分为：光电跟踪、视日运行轨迹跟踪、混合跟踪。光电跟踪主要是通过光线传感器将光信号转换为电信号，并发送给控制核心，从而控制驱动单元动作；视日运行轨迹跟踪主要是通过获取当地时间和经纬度，计算出太阳的运动轨迹包括太阳高度角和方位角，控制核心根据计算结果控制驱动单元动作，实现对太阳的自动跟踪。

三种控制模式的优缺点见表（1）：

按控制装置有无反馈信号分为：开环控制、闭环控制。较开环控制而言，闭环控制增加了反馈信号，使得控制系统控制精度更高，但也相应的增加了生产成本。

按照控制单元核心分为：单片机控制、PLC（可编程逻辑控制器）控制。

两种控制方式优缺点如表（2）所示：

发明内容

本发明提供一种基于PLC的斜单轴光伏自动跟踪控制装置及方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用的技术方案：

一种基于PLC的斜单轴光伏自动跟踪控制装置，包括PLC，所述PLC上连接有：

与外部进行无线通信的无线通信装置；

显示当前光伏支架运行参数的文本显示器；

获取当前斜单轴光伏支架倾角的角度传感器；

获取当前外部环境中风速的风速仪；

对斜单轴光伏支架的起始位置进行限位的接近开关；

对斜单轴光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关；

对斜单轴光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关；

对斜单轴光伏支架的倾角进行调整的电机。

进一步，所述电机和PLC均通过三相电源进行供电；所述电机与三相电源之间并联有接触器ⅠKM1和接触器ⅡKM2。

进一步，还包括箱体，所述箱体上设置多个开口，开口处分别安装与PLC相连的文本显示器、指示灯和旋转开关；所述指示灯包括斜单轴光伏支架朝向东向的东向指示灯、斜单轴光伏支架朝向西向的西向指示灯，所述旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关。

进一步，当光伏发电站由多个光伏发电矩阵组成时，所述每个光伏发电矩阵处均设置一个控制装置，各控制装置之间通过无线通信模块进行通信，且该无线通信模块与数据服务器通信连接，数据服务器与远程控制端通信连接。

一种使用上述装置进行斜单轴光伏自动跟踪控制的方法， 通过PLC获取当前斜单轴光伏支架的倾角，并根据当前太阳的实际角度与倾角的差值，获取跟踪角度，使用跟踪角度对斜单轴光伏支架的倾角进行东西方向的调整，使太阳光线始终垂直于斜单轴光伏支架所支撑的光伏组件面板。

进一步，所述PLC通过无线通信模块从远程控制端获取当前的精度和纬度，并根据天文算法计算太阳的实际角度，PLC根据当前的太阳实际角度和倾角的角度，获取它们之间的差值，PLC根据该差值控制电机运行，当实际角度与倾角的角度之间的差值为设置值范围，则PLC发出信号，停止电机运行。

进一步，PLC通过无线通信模块从远程控制端获取当前的经度和纬度，计算出当天的日出、日落时间及日出、日落时间的太阳方位角；

当达到日落时间时，PLC发出信号，停止电机运行，使太阳能光伏板不再西向转动；

和/或

当PLC通过角度传感器获取的斜单轴支架的旋转角度与日落时太阳的方位角相同时，，PLC发出信号，停止电机运行，使太阳能光伏板不再西向转动。

进一步，当斜单轴光伏支架停止跟踪后，PLC发出信号给电机，使电机带动斜单轴光伏支架运动到起始位置，当斜单轴光伏支架运行到接近开关位置时，接近开关向PLC发送信号，PLC将当前获取的斜单轴光伏支架的角度以及计算的太阳实际位置清零和初始化。

本发明的有益效果：