一种光伏发电用变时间间隔启停太阳光照跟踪系统及方法

摘要

一种光伏发电用变时间间隔启停太阳光照跟踪系统及方法，该系统包括计算机、触摸屏、控制器、传动系统、光伏单元和检测单元。将多块光伏板安装在旋转台上结合为光伏单元，由旋转台一侧的方位角电机驱动所有光伏板的方位角同时进行调整跟踪，各块光伏板分别通过各自连接的高度角电机驱动光伏板的倾斜角进行调整跟踪，且变时间间隔启停太阳光照跟踪系统，先确定太阳光照的方位，然后转换为光伏板的位置，通过驱动系统中的高度角电机和方位角电机驱动光伏板与太阳光线垂直，时刻保证对阳光的最大吸收，确保了较高的跟踪精度，且既保护了设备又节省了能量。

主权项

一种光伏发电用变时间间隔启停太阳光照跟踪方法，采用光伏发电用变时间间隔启停太阳光照跟踪系统实现，该系统包括：计算机、触摸屏、控制器、传动系统、光伏单元和检测单元；所述计算机和触摸屏分别通过通讯电缆连接控制器，控制器的输出端连接传动系统的输入端，传动系统的输出端连接光伏单元，检测单元的输出端连接控制器的输入端；所述光伏单元，包括多块光伏板和旋转台，多块光伏板分布安装在旋转台台面上；所述传动系统包括多个高度角电机和1个方位角电机；高度角电机的个数与光伏板的个数相等，多个高度角电机分布安装在旋转台下面分别与各个光伏板对应的位置上，各个高度角电机的输入端分别连接控制器的不同输出端，各个高度角电机的输出端分别连接各自对应的光伏板；方位角电机安装在旋转台一侧，方位角电机的输入端连接控制器的另一个输出端，方位角电机的输出端连接旋转台；所述检测单元包括第一传感器模块和第二传感器模块，第一传感器模块和第二传感器模块分别安装在任意两块光伏板板面上；所述第一传感器模块和第二传感器模块分别包括4个光敏电阻，所述4个光敏电阻对称排布安装在东方位置上、西方位置上、南方位置上和北方位置上；所述计算机用于远程监控光伏发电过程及存储光伏发电数据；所述触摸屏用于检测及维修现场对光伏单元进行监控；所述光伏板用于将太阳能转换成电能，所述旋转台用于带动多块光伏板一起转动；所述高度角电机用于驱动光伏板倾斜角的升降，使得光伏板的倾斜角与太阳的高度角垂直；所述方位角电机用于驱动旋转台旋转，使得各个光伏板的方向角均与太阳的方位角垂直；所述第一传感器模块和第二传感器模块互为备用，即，第一传感器模块工作时，第二传感器模块停止工作处于备用状态，或者第二传感器模块工作时，第一传感器模块停止工作处于备用状态；其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在计算机上和控制器上设定光伏单元的地理位置、实时日期和实时时间；在控制器上设定太阳光强度阈值、太阳光强度差值允许值及太阳光线垂直于光伏板时光伏板单位时间内吸收的能量与太阳光线不垂直于光伏板时光伏板单位时间内吸收的能量的差值允许值；步骤2：第一传感器模块或者第二传感器模块采集太阳光，并将采集的光信号传送至控制器；步骤3：控制器根据接收的太阳光信号和太阳光强度阈值判断太阳光强度是否合格，若所述的太阳光信号强度不小于太阳光强度阈值，则认为太阳光强度合格，转去执行步骤4，若所述的太阳光信号强度小于太阳光强度阈值，则认为太阳光强度不合格，转去执行步骤2；步骤4：控制器根据实时日期判断24节气是否发生了变换，若24节气发生变换，则执行步骤5，若24节气未发生变换，则执行步骤12；步骤5：控制器根据实时日期和光伏单元的地理位置计算太阳高度角；太阳高度角，按式(1)进行计算其中，ε为太阳高度角(量纲:度)；为光伏单元的地理纬度(量纲:度)；δ为太阳赤纬角，按式(2)进行计算(量纲:度)；τ为实时的太阳时角，按式(4)进行计算(量纲:度)；δ＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin 2θ‑0.1712sin 3θ‑0.758cosθ+0.3656cos 2θ+0.0201cos 3θ                                                                 (2)其中，θ为日角，θ＝2×π×t′/365.2422(量纲:度)；t′为年积日差，t′＝N‑N₀(量纲:日)；N为年积日(量纲:日)；N₀为年积日基准日(量纲:日)；N₀＝INT(79.6764+0.2422×(YEAR‑985)‑INT((YEAR‑1985)/4))   (3)其中，YEAR为实时年份；τ＝(S⊙‑12)×15     (4)E_t＝0.0028‑1.9857sinθ+9.9059sin2θ‑7.0924cosθ‑0.6882cos2θ   (7)其中，S为北京时间(量纲:时)；F为北京时间(量纲:分)；JD为当地的地理经度(量纲:度)；JF为当地的地理经分(量纲:分)；E_t为平太阳时和真太阳时时差(量纲:时)；S_d为地方时间(量纲:时)；S⊙为真太阳时间(量纲:时)；步骤6:控制器根据太阳高度角计算光伏板的倾斜角度；以地平线为0°，光伏板的倾斜角度为：Q＝90‑ε，其中，Q为光伏板倾斜角度(量纲:度)；步骤7：控制器根据光伏板倾斜角度计算出高度角电机的转数，并将该高度角电机的转数分别传送给各个高度角电机；步骤8:高度角电机按照计算出的高度角电机的转数驱动光伏板倾斜角升降；步骤9：第一传感器模块或者第二传感器模块中南方位置上的光敏电阻和北方位置上的光敏电阻分别采集太阳光信号并传送至控制器；步骤10：控制器根据从第一传感器模块或者第二传感器模块中南方位置上的光敏电阻和北方位置上的光敏电阻接收到的太阳光信号，分别计算出太阳光强度，并计算出太阳光强度差值；步骤11：控制器根据太阳光强度差值允许值和太阳光强度的差值判断光伏板的倾斜角是否垂直于太阳的高度角，若太阳光强度差值不大于太阳光强度差值允许值，则认为光伏板的倾斜角垂直于太阳的高度角，转去执行步骤12；若太阳光强度差值大于太阳光强度差值允许值，则光伏板的倾斜角不垂直于太阳的高度角，转去执行步骤7；步骤12：控制器计算方位角电机的启动间隔时间，并将该启动间隔时间设定在控制器中；步骤13：控制器开始计时；步骤14：控制器计算太阳的方位角；太阳的方位角按式(10)计算其中，A为太阳的实时方位角(量纲:度)；步骤15：控制器计算旋转台的旋转角度；步骤16：控制器将计算出的旋转台的旋转角度转换成方位角电机的转数，并将该方位角电机的转数传送给方位角电机；步骤17:方位角电机按照接收的方位角电机的转数驱动旋转台旋转；步骤18：第一传感器模块中或者第二传感器模块中东方位置上的光敏电阻和西方位置上的光敏电阻分别采集太阳光信号并传送至控制器；步骤19：控制器根据从第一传感器模块或者第二传感器模块中东方位置上的光敏电阻和西方位置上的光敏电阻接收到的太阳光信号，分别计算出太阳光强度，并计算出太阳光强度差值；步骤20：控制器根据太阳光强度差值允许值和太阳光强度差值判断光伏板的方向角是否垂直于太阳的方位角，若接收到的太阳光强度差值不大于太阳光强度差值允许值，则认为光伏板的方向角垂直于太阳的方位角，转去执行步骤21；若接收到的太阳光强度差值大于太阳光强度差值允许值，则光伏板的方向角不垂直于太阳的方位角，转去执行步骤14；步骤21：控制器判断是否计时到方位角电机的启动间隔时间，是，则转去执行步骤12，否，则继续执行步骤21。