專利名稱：太陽能電池組件安裝支架的跟蹤控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池板安裝方式，尤其涉及一種太陽能電池組件安裝支架 的跟蹤控制方法。
背景技術(shù)：
目前市場現(xiàn)有的太陽能電池組件的安裝系統(tǒng)較為常見的是固定無跟蹤系統(tǒng)、聚焦 式集熱器跟蹤裝置和光電檢測電路單片機控制系統(tǒng)。固定無跟蹤系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)最多也只能調(diào)節(jié)水平傾角而后就不能轉(zhuǎn)動。圖1為一典型 的固定無跟蹤支架系統(tǒng)。它的使用背景和缺點如下固定無跟蹤支架系統(tǒng)圖1所示的這種固定無跟蹤系統(tǒng)，為了更好的獲得采光量，需要將其朝著正南方 向放置。在除了正午的一段時間外，陣列不能改變的水平傾角都使其在采光量上處于不利 狀態(tài)，甚至在早晨和傍晚時刻出現(xiàn)電池組件表面被自身陰影遮擋的情況。而聚焦式集熱器跟蹤裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高。光電檢測電路單片機控制系統(tǒng)由于光跟蹤受外界干擾和天氣環(huán)境影響而導(dǎo)致不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種太陽能電池組件安裝支架的跟蹤控制 方法，旨在解決上述的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的通過可編程邏輯控制器PLC的計算預(yù)先確定太陽方位角太陽 方位角是根據(jù)經(jīng)緯度計算得到；應(yīng)用經(jīng)度和時間計算出真太陽時S
J* IF-n 2m “ CiO * ^ )] x 41/60 + Et / 60 .再計算太陽高度角 hO :sinh O =
sinSsinct+cosScosctcosT ；最后應(yīng)用當(dāng)?shù)鼐暥群吞柍嗑暯荢計算出方位角A :cosA =(sinh O sin (t -sin 6 ) /cosh O cos (t ；這種計算方式可以確定不同經(jīng)緯度的太陽的方 位角；其中S表示時刻，F(xiàn)表示分鐘，JD表示經(jīng)度，JF表示經(jīng)分，Et表示時差，5表示赤緯 角，小表示緯度，t表示太陽時角，h 表示太陽高度角；預(yù)先確定太陽方位角每轉(zhuǎn)過5度時，光伏組件擺角也旋轉(zhuǎn)度的距離；組件擺角每 轉(zhuǎn)過5°，執(zhí)行機構(gòu)都會得到相應(yīng)的距離；組件擺角的確定是通過機械工程師通過畫圖計 算確定執(zhí)行機構(gòu)所需伸長的距離；通過卩^計算出日出與日落時間；日沒時間=12+1+化-人)/154/60(小時)；日 出時間=日沒時間+24-2 1 ；其中視日沒時間、Y是指地方時間的地理經(jīng)度、入觀測者
地理經(jīng)緯度、E時差；設(shè)定日出時間和設(shè)定一個參考太陽光照強度值當(dāng)太陽到達日出時間和參考強度參考值時，控制器發(fā)出指令執(zhí)行機構(gòu)開始跟蹤太陽方位角；隨著當(dāng)太陽方位角自東向西運 動時，方位角每運動5度，電池組件擺角改變5度；使電池組件陣列的朝向與太陽的位置始
終保持一致；當(dāng)電池組件到達最大擺角時，此時以最大擺角形式采集陽光；當(dāng)太陽到達日落時間和陽光強度小于參考值時，電池組件將會自動返回到原先起始位置；跟蹤裝置每天都會進行復(fù)位操作，消除運動中可能出現(xiàn)的累計誤差和自轉(zhuǎn)周期不 均勻等因素引起的誤差，確保跟蹤的效率最大化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是具有精度高、操作方便、運行穩(wěn)定等特點， 提高了太陽能發(fā)電設(shè)備的利用率，大幅度降低了太陽能發(fā)電的成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用的固定式無跟蹤支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中采用的跟蹤支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中LAD編輯模式的梯形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述通過可編程邏輯控制器PLC的計算預(yù)先確定太陽方位角太陽 方位角是根據(jù)經(jīng)緯度計算得到；應(yīng)用經(jīng)度和時間計算出真太陽時S Θ
sS+W-mfr-UO+^iJxW/a+Et/Go .再計算太陽高度角 hO =Sinh Θ =
sin δ sin Φ+cos δ cos Φ cos τ ；最后應(yīng)用當(dāng)?shù)鼐暥群吞柍嗑暯铅挠嬎愠龇轿唤茿 :cosA =(sinh Θ sin Φ -sin δ ) /cosh Θ cos Φ ；這種計算方式可以確定不同經(jīng)緯度的太陽的方 位角；其中S表示時刻，F(xiàn)表示分鐘，JD表示經(jīng)度，JF表示經(jīng)分，Et表示時差，δ表示赤緯 角，Φ表示緯度，τ表示太陽時角，h Θ表示太陽高度角；預(yù)先確定太陽方位角每轉(zhuǎn)過5度時，光伏組件擺角也旋轉(zhuǎn)度的距離；組件擺角每 轉(zhuǎn)過5°，執(zhí)行機構(gòu)都會得到相應(yīng)的距離；組件擺角的確定是通過機械工程師通過畫圖計 算確定執(zhí)行機構(gòu)所需伸長的距離；通過PLC計算出日出與日落時間；日沒時間=12+τ+(Y-λ)/15-Ε/60(小時)；日 出時間=日沒時間+24-2 τ ；其中τ視日沒時間、Y是指地方時間的地理經(jīng)度、λ觀測者
地理經(jīng)緯度、E時差；設(shè)定日出時間和設(shè)定一個參考太陽光照強度值當(dāng)太陽到達日出時間和參考強度 參考值時，控制器發(fā)出指令執(zhí)行機構(gòu)開始跟蹤太陽方位角；隨著當(dāng)太陽方位角自東向西運 動時，方位角每運動5度，電池組件擺角改變5度；使電池組件陣列的朝向與太陽的位置始
終保持一致；當(dāng)電池組件到達最大擺角時，此時以最大擺角形式采集陽光；當(dāng)太陽到達日落時 間和陽光強度小于參考值時，電池組件將會自動返回到原先起始位置；跟蹤裝置每天都會進行復(fù)位操作，消除運動中可能出現(xiàn)的累計誤差和自轉(zhuǎn)周期不 均勻等因素引起的誤差，確保跟蹤的效率最大化。
本發(fā)明該控制器是集光、機、電于一體的多功能智能控制器，系統(tǒng)經(jīng)過長時間的實 驗?zāi)M運行，具有操作方便、運行穩(wěn)定等特點，提高了太陽能發(fā)電設(shè)備的利用率，大幅度降 低了太陽能發(fā)電的成本。圖2中輻射傳感器9、線性電動推桿10、電氣控制箱11、電池組件12以及風(fēng)速傳 感器13。本發(fā)明在PC機上使用應(yīng)用軟件界面，將太陽方位角、日出與日落時間的數(shù)學(xué)公式 改編成PLC支持的LAD編輯模式的梯形圖(如圖3)。在程序中預(yù)先設(shè)定太陽方位角每轉(zhuǎn)過5度時，擺角也旋轉(zhuǎn)5度時伸出后的距離；擺 角每轉(zhuǎn)過5°，會得出相應(yīng)的距離。設(shè)定日出與日落時間和一個參考太陽光照強度值，輸入當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和時間；由于 西經(jīng)到東經(jīng)的不同，在定義西經(jīng)時需要在數(shù)字前加“_”鍵。由于北緯和南緯的差異，在定義 南緯時必須在數(shù)字前加“_”鍵。輸入當(dāng)?shù)貢r間完成后返回。所有信息設(shè)置完畢后通過RS232串口數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC控制器中。當(dāng)電源 打開后，使其開始自動伸出，此時電池組件隨著當(dāng)太陽方位角自東向西跟蹤太陽方位角。當(dāng) 太陽到達日落時間和陽光強度小于參考值時，電池組件將會自動返回到原先起始位置。整個程序控制由電氣控制箱來完成，根據(jù)天氣的不同系統(tǒng)也隨之改變在正常晴朗白天輻射傳感器測到的陽光強度大于參考值，電池組件從起先的擺 角開始隨著太陽從東向西翻轉(zhuǎn)。要使電池組件翻轉(zhuǎn)5度角，線性電動推桿伸出相應(yīng)翻轉(zhuǎn)5 度后的距離。直到太陽朝向西方，電池組件到達最大擺角時不能在翻轉(zhuǎn)，此時電池組件處于 固定狀態(tài)。直到輻射傳感器測得陽光強度低于參考值時，線性電動推桿自動收回，電池組件 恢復(fù)到起始位置.在夜間，PLC控制器處于監(jiān)控狀態(tài)，電池組件以固定角度朝向東面，等待太陽升起。在下雨天，輻射傳感器測得陽光強度沒有超過參考值時，電池組件還是處于固定 狀態(tài)，不跟蹤太陽；當(dāng)雨停止時，輻射傳感器監(jiān)測到的陽光強度超過參考值時，電池組件開 始跟蹤太陽，線性電動推桿自動響應(yīng)PLC控制器發(fā)出的指令，線性電動推桿伸到太陽方位 角相應(yīng)的距離。當(dāng)遇到惡劣的天氣時，風(fēng)速傳感器監(jiān)測到的風(fēng)速超過正常運行狀態(tài)，線性電動推 桿自動相應(yīng)PLC控制器發(fā)出的指令開始伸出，使得電池組件轉(zhuǎn)到水平位置，為安全應(yīng)用太 陽能電池組件安裝支架提供保障。
權(quán)利要求
一種太陽能電池組件安裝支架的跟蹤控制方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的通過可編程邏輯控制器PLC的計算預(yù)先確定太陽方位角太陽方位角是根據(jù)經(jīng)緯度計算得到；應(yīng)用經(jīng)度和時間計算出真太陽時再計算太陽高度角h⊙sinh⊙＝sinδsinφ+cosδcosφcosτ；最后應(yīng)用當(dāng)?shù)鼐暥群吞柍嗑暯铅挠嬎愠龇轿唤茿cosA＝(sinh⊙sinφ-sinδ)/cosh⊙cosφ；這種計算方式可以確定不同經(jīng)緯度的太陽的方位角；其中S表示時刻，F(xiàn)表示分鐘，JD表示經(jīng)度，JF表示經(jīng)分，Et表示時差，δ表示赤緯角，φ表示緯度，τ表示太陽時角，h⊙表示太陽高度角；預(yù)先確定太陽方位角每轉(zhuǎn)過5度時，光伏組件擺角也旋轉(zhuǎn)度的距離；組件擺角每轉(zhuǎn)過5°，執(zhí)行機構(gòu)都會得到相應(yīng)的距離；組件擺角的確定是通過機械工程師通過畫圖計算確定執(zhí)行機構(gòu)所需伸長的距離；通過PLC計算出日出與日落時間；日沒時間＝12+τ+(Y-λ)/15-E/60(小時)；日出時間＝日沒時間+24-2τ；其中τ視日沒時間、Y是指地方時間的地理經(jīng)度、λ觀測者地理經(jīng)緯度、E時差；設(shè)定日出時間和設(shè)定一個參考太陽光照強度值當(dāng)太陽到達日出時間和參考強度參考值時，控制器發(fā)出指令執(zhí)行機構(gòu)開始跟蹤太陽方位角；隨著當(dāng)太陽方位角自東向西運動時，方位角每運動5度，電池組件擺角改變5度；使電池組件陣列的朝向與太陽的位置始終保持一致；當(dāng)電池組件到達最大擺角時，此時以最大擺角形式采集陽光；當(dāng)太陽到達日落時間和陽光強度小于參考值時，電池組件將會自動返回到原先起始位置；跟蹤裝置每天都會進行復(fù)位操作。F200910047123XC0000011.tif,F200910047123XC0000012.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池組件安裝支架的跟蹤控制方法，是通過以下步驟實現(xiàn)的通過可編程邏輯控制器PLC的計算預(yù)先確定太陽方位角；預(yù)先確定太陽方位角每轉(zhuǎn)過5度時，光伏組件擺角也旋轉(zhuǎn)度的距離；組件擺角每轉(zhuǎn)過5°，執(zhí)行機構(gòu)都會得到相應(yīng)的距離；組件擺角的確定是通過機械工程師通過畫圖計算確定執(zhí)行機構(gòu)所需伸長的距離；通過PLC計算出日出與日落時間；使電池組件陣列的朝向與太陽的位置始終保持一致；當(dāng)電池組件到達最大擺角時，此時以最大擺角形式采集陽光；當(dāng)太陽到達日落時間和陽光強度小于參考值時，電池組件將會自動返回到原先起始位置；跟蹤裝置每天都會進行復(fù)位操作；本發(fā)明的有益效果是大幅度降低了太陽能發(fā)電的成本。
文檔編號G05D3/20GK101825904SQ20091004712
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者武守斌 申請人:上海馭領(lǐng)機電科技有限公司