專利名稱：用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法，用于太陽能裝置的控制器及太陽能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法，一種用于太陽能裝置的控制器以及一種太陽能裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種用于基于太陽能發(fā)電機(jī)的至少部分太陽能模塊的電輸出量，使具有多個(gè)太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法
背景技術(shù)：
用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的當(dāng)前位置的裝置，即所謂的跟蹤器，是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，其中DE 20204679U1中描述了一個(gè)例子。此外，參考DE 102006058845B3，也示出了這樣的跟蹤器。這種裝置的驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)太陽能發(fā)電機(jī)在方位和/或高度方向朝向太陽，以便太陽輻射總是最大可能撞擊在太陽能發(fā)電機(jī)上。為此，這些已知的裝置包括根據(jù)撞擊在其上的光產(chǎn)生強(qiáng)度信號(hào)的傳感器，其中強(qiáng)度信號(hào)提供至集成在控制單元中的電路，控制單元中的電路傳遞控制信號(hào)至跟蹤器的驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電機(jī)的各個(gè)定向朝向天空中的最殼點(diǎn)。對(duì)于傳感器而言，可替換地或者額外地，控制器可基于太陽天文歷表的計(jì)算控制跟蹤器以便實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電機(jī)分別跟蹤太陽。例如，在ES 2273576B1中描述了這樣的系統(tǒng)。由此，這些已知的跟蹤器系統(tǒng)試圖通過跟隨太陽跨過天空來獲取最大太陽光輸出以優(yōu)化太陽能發(fā)電機(jī)的輸出功率。典型地，通過跟蹤太陽能發(fā)電機(jī)，可獲得輸出的增加，例如在中歐增加+28%至在北歐增加+54%。但是，上面描述的已知的用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法具有不同的缺點(diǎn)。 包括用于檢測(cè)太陽光的傳感器的實(shí)施例是具有缺陷的，因?yàn)閮H在晴天的情況下可能有足夠精確的位置確定和跟蹤器系統(tǒng)的分別控制。當(dāng)多云時(shí)，這些傳感器的作用減小。此外，這種傳感器要求精確安裝在太陽能發(fā)電機(jī)上或相對(duì)于太陽能發(fā)電機(jī)精確安裝并分別校準(zhǔn)。此夕卜，這種定位傳感器是昂貴的并且易被污染，從而即使在晴天的情況下，也無法給出足夠精確的位置確定和跟蹤器系統(tǒng)的分別控制?；谔柼煳臍v表的計(jì)算控制太陽能發(fā)電機(jī)的定向也有缺點(diǎn)?；谔柼煳臍v表，結(jié)合跟蹤器的位置和時(shí)間，可較精確地確定太陽在天空的位置，但是，精度取決于用于確定太陽能發(fā)電機(jī)的位置的傳感器的精度和太陽能發(fā)電機(jī)的安裝精度以及調(diào)節(jié)精度。此夕卜，這種系統(tǒng)(例如，參見ES 2273576B1)使用例如基于傳感器或短路電流的需要初始校準(zhǔn)的開環(huán)控制。白天的太陽能發(fā)電機(jī)的定向的實(shí)際控制僅僅基于太陽的計(jì)算位置實(shí)現(xiàn)，也就是不需要返回的定位信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提出一種改進(jìn)的用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法，不需在電路工程中耗費(fèi)精力而避免上述的現(xiàn)有裝置的缺點(diǎn)，從而保證太陽能發(fā)電機(jī)的太陽能模塊基本上最佳地朝向太陽。這個(gè)目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法、根據(jù)權(quán)利要求24的控制器和根據(jù)權(quán)利要求 25的太陽能裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提出一種用于使具有多個(gè)太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法，包括檢測(cè)所述太陽能發(fā)電機(jī)的至少部分太陽能模塊的至少一個(gè)電輸出量；和控制跟蹤器以便檢測(cè)到的電輸出量包括預(yù)定值，其中所述太陽能發(fā)電機(jī)安裝在所述跟蹤器上。此外，本發(fā)明提出一種用于太陽能裝置的控制器，包括輸入，用于接收所述太陽能裝置的太陽能發(fā)電機(jī)的至少部分太陽能模塊的一個(gè)電輸出量的值；輸出，用于提供用于所述太陽能裝置的跟蹤器的控制信號(hào)；以及根據(jù)本發(fā)明的方法操作的處理單元。此外，本發(fā)明提出一種太陽能裝置，包括具有多個(gè)太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)；跟蹤器，在所述跟蹤器上安裝有所述太陽能發(fā)電機(jī)；測(cè)量單元，用于檢測(cè)所述太陽能發(fā)電機(jī)的至少部分太陽能模塊的電輸出量；以及本發(fā)明的控制器。與上述現(xiàn)有技術(shù)相反，本發(fā)明教導(dǎo)一種有利的和新穎的用于使太陽能模塊跟蹤太陽的方法，避免了上述缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，在使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的過程中，可省略太陽位置傳感器，因此避免上面討論的精度問題。也可省略用于跟蹤太陽能發(fā)電機(jī)的太陽天文歷表，從而也可避免與此相關(guān)的問題。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，基于太陽能發(fā)電機(jī)的部分太陽能模塊的電輸出信號(hào)或電輸出量，例如電流、電壓和/或功率，優(yōu)選地基于通過太陽能發(fā)電機(jī)的所有太陽能模塊整體獲取的電輸出量，來執(zhí)行跟蹤。優(yōu)選地，控制太陽能發(fā)電機(jī)的跟蹤器，以便電輸出量的預(yù)定值達(dá)到最大值，例如最大功率。因此，控制跟蹤器實(shí)現(xiàn)使跟蹤器跟蹤太陽的位置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過系統(tǒng)的初步定位將跟蹤器初始布置在初始位置， 其中跟蹤器基于關(guān)于太陽位置的已知參數(shù)，例如太陽天文歷表，來移動(dòng)太陽能發(fā)電機(jī)。在跟蹤器的跟蹤運(yùn)動(dòng)期間，例如從初始定位出發(fā)，從第一位置到第二位置，在運(yùn)動(dòng)的第一部分的期間和運(yùn)動(dòng)的第二部分的期間，優(yōu)選地在運(yùn)動(dòng)過程的第一半的期間和運(yùn)動(dòng)過程的第二半的期間，檢測(cè)電輸出量的值。比較在運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部分的期間檢測(cè)的值，并基于比較結(jié)果確定當(dāng)兩個(gè)值改變時(shí)，跟蹤器還沒到達(dá)存在電輸出量的預(yù)定值的位置。在這種情況下，跟蹤器進(jìn)一步向分別的方向運(yùn)動(dòng)?？商鎿Q地，如果確定比較結(jié)果顯示在運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部分期間，兩個(gè)值不改變，或者不明顯改變，則假設(shè)已經(jīng)到達(dá)提供預(yù)定輸出值(例如最大功率)的跟蹤器位置。 優(yōu)選地，在跟蹤器運(yùn)動(dòng)的第一和第二部分期間檢測(cè)電輸出量的值。對(duì)于這種方法，相對(duì)于跟蹤器的快速運(yùn)動(dòng)，可忽略太陽的相對(duì)較慢的運(yùn)動(dòng)，并且可僅僅基于跟蹤器的運(yùn)動(dòng)確定相對(duì)跟蹤器位置。一種替換方法是在跟蹤器靜止的第一和第二部分的期間檢測(cè)電輸出量的值。 對(duì)于這種方法，僅僅太陽的運(yùn)動(dòng)是用于確定相對(duì)跟蹤器位置的標(biāo)準(zhǔn)。也可以結(jié)合兩種方法。優(yōu)選地，跟蹤器的運(yùn)動(dòng)為增量的或持續(xù)的，并且根據(jù)本方法，在跟蹤器跟蹤太陽的運(yùn)動(dòng)期間，優(yōu)選地，跟蹤器沒有任何的旋轉(zhuǎn)方向的改變。在增量運(yùn)動(dòng)的情況下，根據(jù)比較的結(jié)果，縮短或延長(zhǎng)步驟，或者以更低或更高頻率提供步驟。用于跟蹤跟蹤器的控制信號(hào)可具有可變的脈沖長(zhǎng)度和固定的頻率或者固定的脈沖長(zhǎng)度和可變的頻率。在跟蹤器的持續(xù)運(yùn)動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)加速或減速。這保證對(duì)于跟蹤器的當(dāng)前位置在可實(shí)現(xiàn)最大功率的位置的前面的情況，通過縮短時(shí)鐘脈沖或輸出更低頻率的時(shí)鐘脈沖或通過降速，獲取最大功率輸出的位置，因?yàn)橄鄬?duì)于跟蹤器太陽向前移動(dòng)。同樣地，在確定跟蹤器的位置在最大功率輸出的位置的后面的情況下，通過延長(zhǎng)時(shí)鐘脈沖或通過輸出更高頻率的時(shí)鐘脈沖或通過加速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤器到達(dá)具有最大功率輸出的位置。本發(fā)明的方法可用于任何類型的太陽能發(fā)電機(jī)，但是，優(yōu)選地，本發(fā)明的方法與具有聚光太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)結(jié)合使用，其中聚光太陽能模塊具有有限的接收角度， 并且輸出電量的角度關(guān)系在跟蹤器系統(tǒng)的所有旋轉(zhuǎn)方向中是清楚可見的。本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義。


下面，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1為一個(gè)實(shí)施例的具有跟蹤太陽的CPV太陽能模塊(CPV =聚光光伏)的本發(fā)明的太陽能裝置；圖2為具有跨過跟蹤器方向和太陽直接輻射之間的角偏差的CPV跟蹤器的太陽能發(fā)電機(jī)的輸出功率或輸出電流的典型曲線；圖3為具有相關(guān)的時(shí)間功率曲線(圖3b)的聚焦跟蹤器和太陽在方位方向的運(yùn)動(dòng)周期(圖3a)的例子，以及具有相關(guān)的時(shí)間功率曲線(圖3d)的非聚焦跟蹤器和太陽在方位方向的運(yùn)動(dòng)周期(圖3c)的例子；圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于使太陽能發(fā)電機(jī)跟蹤太陽的方法的流程圖；圖5為具有相關(guān)的使用對(duì)稱測(cè)量點(diǎn)的功率或電流曲線(圖5b)的控制脈沖期間的電機(jī)速度或跟蹤器位置(圖5a)的示意圖；以及圖6為用于具有方位和高度的兩軸跟蹤器的MPPTe和MPPTm的時(shí)間曲線的示例 (MPPT =最大功率點(diǎn)跟蹤器，MPPTe =電MPPT，MPPTm =機(jī)械MPPT)。
具體實(shí)施例方式基于圖1，下面將描述太陽能裝置的實(shí)施例，其中太陽能發(fā)電機(jī)以本發(fā)明的方式跟蹤太陽。圖1中所示的太陽能裝置100包括具有多個(gè)太陽能模塊104的太陽能發(fā)電機(jī)102， 優(yōu)選為聚光太陽能模塊。太陽能發(fā)電機(jī)102以現(xiàn)有的方式安裝在跟蹤裝置(跟蹤器)106 上。跟蹤器106僅在圖1中示意性地說明并可通過任何傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)。如上所述，為了簡(jiǎn)單的原因，跟蹤器106僅在圖1中示意性地說明，但是跟蹤器106包括所有的必要元件， 以允許用于跟蹤太陽的太陽能發(fā)電機(jī)102的運(yùn)動(dòng)，例如在高度和/或方位的方向的運(yùn)動(dòng)。此外，太陽能裝置100包括通過導(dǎo)電連接110連接至太陽能發(fā)電機(jī)102的轉(zhuǎn)換器 108，如圖1中示意性地所示。通過導(dǎo)電連接，例如通過適當(dāng)?shù)碾娎|等，由太陽能發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率輸出至轉(zhuǎn)換器108，轉(zhuǎn)換器108執(zhí)行從直流到交流的轉(zhuǎn)換以將產(chǎn)生的能量通過進(jìn)一步的導(dǎo)電連接114提供給電源112。
圖1示意性地示出兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)116和118。在這些測(cè)量點(diǎn)，檢測(cè)用于跟蹤太陽能發(fā)電機(jī)102的本發(fā)明的控制所需的電測(cè)量量，電壓，電流和/或功率。在測(cè)量點(diǎn)116提供直流測(cè)量裝置，檢測(cè)直流電壓UDC，直流電流Idc和/或直流功率PDC?？商鎿Q地或者額外地，在測(cè)量點(diǎn)118提供測(cè)量裝置，檢測(cè)交流電壓Uac,交流電流Iac和/或交流功率Pac (DC =直流；AC =交流)。此外，本發(fā)明的太陽能裝置100包括控制或調(diào)節(jié)器120，在輸入122接收電測(cè)量量， 也就是在測(cè)量點(diǎn)116和/或118檢測(cè)的電壓、電流和/或功率?？刂破?20包括處理單元 124，例如單片機(jī)或計(jì)算機(jī)，其能夠基于在輸入122接收的信號(hào)產(chǎn)生用于控制跟蹤器106的輸出信號(hào)并能夠?qū)⒃谳敵?26的輸出信號(hào)提供至控制器以通過連接128傳輸至跟蹤器106。 由此，該控制器構(gòu)成調(diào)節(jié)器或功率調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)太陽能裝置在最大功率范圍內(nèi)操作，其中調(diào)節(jié)器被實(shí)施用于跟蹤跟蹤器以便獲取最大功率或使得通過太陽能裝置輸出的功率在預(yù)定功率范圍(窗口)內(nèi)?；趫D1描述的本發(fā)明的系統(tǒng)通過使用機(jī)械跟蹤器，允許用于太陽能發(fā)電機(jī)的功率最大化的無傳感器調(diào)節(jié)，其中太陽能發(fā)電機(jī)優(yōu)選為聚光光伏裝置，也就是包括聚光太陽能模塊。根據(jù)本發(fā)明，僅僅太陽能裝置100(光伏跟蹤器系統(tǒng))的電量用于跟蹤太陽，該電量即圖1中示出的電壓，電流和/或功率。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，上述電輸出量，也就是電壓、電流和/或功率可能僅被部分的太陽能發(fā)電機(jī)102使用，也就是僅被個(gè)別的太陽能模塊104或者一個(gè)太陽能模塊104使用?？商鎿Q地，可使用整個(gè)太陽能發(fā)電機(jī)102的輸出量用于跟蹤。優(yōu)選地，基于通過整個(gè)系統(tǒng)102 輸出的電輸出量?jī)?yōu)化跟蹤，因?yàn)檫@允許通過太陽能發(fā)電機(jī)102輸出的總功率的最大化。在測(cè)量點(diǎn)116和/或118檢測(cè)上述電量，其中可使用總是存在的轉(zhuǎn)換器108。可替換地，可使用單獨(dú)的測(cè)量設(shè)備檢測(cè)在太陽能發(fā)電機(jī)處、轉(zhuǎn)換器處或太陽能裝置100內(nèi)的任何其它適當(dāng)位置處的電輸出量。事實(shí)上，例如在圖1中所示的轉(zhuǎn)換器的輸入或輸出處，可在功率流中的任意位置處測(cè)量電量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，無需額外的太陽位置傳感器用于跟蹤。優(yōu)選地，僅僅通過電量獲取位置信息。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，基于太陽能發(fā)電機(jī)102相對(duì)于太陽能直接輻射的位置，對(duì)于 PV跟蹤器系統(tǒng)106的每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，搜尋太陽能發(fā)電機(jī)102的最大電功率P。優(yōu)選地，使用電流I和/或功率P作為位置標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的方法可用于任何具有太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法用在具有聚光式單元104的太陽能發(fā)電機(jī)102中。由于聚光式單元具有有限的接收角度，電量I和P (電流和功率)極大程度地受太陽能發(fā)電機(jī)102相對(duì)于太陽的位置的影響。通常地，電流和功率對(duì)于的角度的依賴影響跟蹤器系統(tǒng)的所有旋轉(zhuǎn)方向。因此，功率最大化的控制或調(diào)節(jié)將優(yōu)選地通過使用跟蹤器106的多個(gè)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)軸來搜尋所謂的“機(jī)械功率最大值”。此處，應(yīng)注意的是，術(shù)語“機(jī)械功率最大值”指的是通過使用跟蹤器106，基于太陽能發(fā)電機(jī)102關(guān)于太陽的機(jī)械方向而定義的太陽能發(fā)電機(jī)的最大功率。與術(shù)語“電功率最大值”的使用方式相似，術(shù)語“機(jī)械功率最大值”用于定義機(jī)械功率最大值，其中“電功率最大值”通過使用所謂的MMPT(最大功率點(diǎn)跟蹤器)獲得。這是與太陽能發(fā)電機(jī)102的運(yùn)動(dòng)無關(guān)的電跟蹤。事實(shí)上，電功率最大化通過MPPT執(zhí)行，其目的是設(shè)置來自于太陽能發(fā)電機(jī)102的電壓和電流以便它們的乘積為最大值。用于電功率最大化的MPPT對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。將在下面詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械功率最大化和根據(jù)MPP跟蹤的電功率最大化之間的區(qū)別。圖2示出跨過跟蹤器單元和太陽直接輻射之間的角偏差的CPV跟蹤器106的典型功率曲線。如圖所示，尤其是聚光式單元，示出它們的電功率的最大值在太陽能直接輻射和跟蹤器方向之間的0°偏差處，從而這作為本發(fā)明的調(diào)節(jié)的目標(biāo)。其它不使用聚光式單元的太陽能模塊可示出其它功率曲線，例如，更寬的功率曲線，但是通常地，太陽能發(fā)電機(jī)102 或各個(gè)太陽能模塊的最大功率在最小角偏差處。根據(jù)本發(fā)明，在跟蹤器的運(yùn)動(dòng)部分之間的靜止期間和/或跟蹤器的運(yùn)動(dòng)過程期間，執(zhí)行跟蹤以確定跟蹤器是否在允許聚焦角度窗口內(nèi)。在允許聚焦角度窗口內(nèi)，通過太陽能發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的輸出功率在最大范圍內(nèi)。如果使用脈沖驅(qū)動(dòng)執(zhí)行位置調(diào)節(jié)，則將控制目標(biāo)定義為每個(gè)跟蹤器脈沖或每個(gè)跟蹤器運(yùn)動(dòng)相對(duì)于功率最大值對(duì)稱，以便白天的跟蹤器的每個(gè)旋轉(zhuǎn)方向總是在最大功率點(diǎn)附近振蕩，如圖3中所示，圖3示出具有相關(guān)的時(shí)間功率曲線 (圖3b)的聚焦跟蹤器和太陽在方位方向的運(yùn)動(dòng)周期(圖3a)的例子，以及具有相關(guān)的時(shí)間功率曲線(圖3d)的非聚焦跟蹤器和太陽在方位方向的運(yùn)動(dòng)周期(圖3c)的例子。如圖3(a)和圖3(b)可見，太陽能發(fā)電機(jī)在時(shí)間間隔1和2的期間在各自的角度窗口內(nèi)，并且通過太陽能發(fā)電機(jī)102產(chǎn)生的輸出功率(參見圖3(b))在最大值附近的允許范圍內(nèi)。在時(shí)間間隔2的末端，功率減小至允許范圍外的某一值，從而在時(shí)間間隔3的期間內(nèi)使跟蹤器運(yùn)動(dòng)直到到達(dá)部分4和5中所示的跟蹤器或太陽能發(fā)電機(jī)102的位置，在該位置處，在太陽運(yùn)行的特定時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出功率位于最大功率附近的預(yù)定范圍內(nèi)。換句話說，在時(shí)間間隔1和2內(nèi)，通過采用本發(fā)明的控制器作為基礎(chǔ)，基于太陽能發(fā)電機(jī)102的輸出功率確定輸出功率位于P3_stmt和Pmax之間的允許范圍(通過由電流輻射確定的最大功率的預(yù)定百分比確定)內(nèi)，從而無需跟蹤。在從時(shí)間間隔2到時(shí)間間隔3的過渡處，確定功率已經(jīng)離開允許范圍，從而需要跟蹤器的運(yùn)動(dòng)直至功率再次到達(dá)P3_st。p和Pmax 之間的允許范圍。隨后，在時(shí)間間隔4和5中，跟蹤器保持在所示的新發(fā)現(xiàn)位置。當(dāng)跟蹤器相對(duì)于焦點(diǎn)對(duì)稱地振動(dòng)時(shí)，應(yīng)用P3_stot = P3_st。p，如圖3(a)和3(b)所示。但是，當(dāng)跟蹤器離焦時(shí)，P3_start不等于P3_st。p(P3_start>P3_st。p)，如圖3(c)和3(d)中所示。圖3(c)和3(d)呈現(xiàn)跟蹤器在太陽前面的狀況。但是，當(dāng)P3_st t < P3_st。p時(shí)，這表示跟蹤器落后于太陽。在這些狀況中，本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤器的控制，從而導(dǎo)致跟蹤器的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)？31_ = P3_st。p。圖3示出通過跟蹤器的增量運(yùn)動(dòng)的位置調(diào)節(jié)，但是位置調(diào)節(jié)也可基于連續(xù)的方法。在這種情況下，必須設(shè)置每個(gè)跟蹤器電機(jī)的角速度，以便電功率總是位于電功率的最大或允許最大范圍內(nèi)，例如這可通過分別改變電機(jī)速度獲得，導(dǎo)致與根據(jù)圖3的脈沖變化類似的功率曲線。優(yōu)選地，使用非常高的分辨率(resolution)執(zhí)行測(cè)量值檢測(cè)，以便脈沖變化中的脈沖振幅通常持續(xù)得非常短。為此，靜止和跟蹤循環(huán)之間的相對(duì)功率變化非常小，并且小于可通過電流輻射獲得的最大功率的0. 1%。下面，基于圖4，基于流程圖更詳細(xì)地描述根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的本發(fā)明的方法。在第一初始初始化步驟Sioo中，在初步定位時(shí)，基于跟蹤器的位置信息和太陽的位置信息執(zhí)行跟蹤器的初步定位。例如，這可依靠太陽位置的天文學(xué)計(jì)算執(zhí)行。由于在包括聚光太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)的情況下的角度接收窗口非常小，因此在這樣的實(shí)施方式的太陽能發(fā)電機(jī)中的初步定位應(yīng)該足夠精確，從而可以得到太陽能發(fā)電機(jī)單元或全部太陽能發(fā)電機(jī)的電量，從而可進(jìn)行本發(fā)明的功率最大化，這將在下面詳細(xì)描述。初步定位的精度應(yīng)至少允許到達(dá)太陽能模塊的角度接收窗口，來自于角度接收窗口的電量是可以得到的(例如，對(duì)于沒有二次光學(xué)元件的CPV為+/-2. 5°，對(duì)于具有二次光學(xué)元件的CPV為+/-5°，對(duì)于低CPV 為 +/-10° )。初步定位的意圖是，保證在惡劣天氣情況下的整體操作和跟蹤太陽。通常地，初步定位越精確，功率優(yōu)化跟蹤的效率越高。用于提高初步精度的一個(gè)例子是考慮表面現(xiàn)象，例如太陽能發(fā)電機(jī)安裝在其上的跟蹤器的塔架或桿塔的傾斜。例如，桿塔傾斜1度影響初步定位精度有1度的幅度。補(bǔ)償這種傾斜允許更有效的功率優(yōu)化定位，因?yàn)橄鄬?duì)于太陽的初步定位的偏差更小，因此到最大功率點(diǎn)的機(jī)械搜尋窗口變得更小。在其它實(shí)施例中，高精度的初步定位太貴或者不符期望，為了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的功率最大化，跟蹤器的粗略定位是足夠的。獨(dú)立于功率優(yōu)化跟蹤，也可天文學(xué)上地(計(jì)算天文歷表)或通過使用太陽位置傳感器執(zhí)行初步定位?？商鎿Q地，也可使用簡(jiǎn)單的近似功能來插補(bǔ)太陽的軌道。執(zhí)行完上述的初步定位后，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，在跟蹤器從第一位置至第二位置的運(yùn)動(dòng)期間檢測(cè)通過太陽能發(fā)電機(jī)輸出的功率，如步驟S102中所示。隨后，將在運(yùn)動(dòng)的第一部分中檢測(cè)的功率Pl與在運(yùn)動(dòng)的第二部分中檢測(cè)的功率P2進(jìn)行比較，以便確定功率是否相同或者功率Pl是否大于或者小于功率P2，如步驟S104中所示。如果功率Pl大于功率P2，具有最大功率的跟蹤器106的位置位于更早的位置，也就是，跟蹤器已經(jīng)運(yùn)動(dòng)超過最大功率的位置，如步驟S106中所說明的。在這種狀況下，在步驟S108中減慢跟蹤器的運(yùn)動(dòng)。如果功率Pl小于功率P2，這說明還沒有到達(dá)最大功率的位置，如步驟SllO中所示，從而在步驟S112中加速跟蹤器的運(yùn)動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)功率相同， 確定到達(dá)最大功率的位置，如步驟S114中所說明的。從步驟S108、S112和S114開始，方法返回至步驟S102。此處，需要注意的是，根據(jù)本發(fā)明可確定通過太陽能裝置產(chǎn)生的功率是否小于或大于或等于最大功率?？商鎿Q地，也可確定(例如參見圖3)通過太陽能裝置產(chǎn)生的功率是否在預(yù)定功率范圍或窗口內(nèi)或者在預(yù)定功率范圍或窗口外(高于或低于范圍)。當(dāng)下面的描述參考輸出量的值的比較時(shí)，這也總是包括參考各自的窗口，反之亦然。根據(jù)基于圖4描述的實(shí)施例，在步驟S104至S114中，優(yōu)選地，在每個(gè)電機(jī)脈沖期間，使用高分辨的測(cè)量值檢測(cè)裝置在固定的時(shí)間或位置間隔測(cè)量太陽能發(fā)電機(jī)的電功率或電流。使用物理跟蹤器同步地執(zhí)行功率或電流測(cè)量，并且功率或電流測(cè)量可與跟蹤器電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間相關(guān)，或者與通過脈沖產(chǎn)生器檢測(cè)到的被跟蹤器覆蓋的距離相關(guān)。用于確定跟蹤器的旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于太陽的位置的一個(gè)例子是，將電機(jī)控制脈沖分成兩個(gè)對(duì)稱的時(shí)間位置或電機(jī)速度范圍，如圖5所示，在圖5a中示出控制脈沖期間的電機(jī)速度或跟蹤器位置。圖5b示出具有對(duì)稱測(cè)量點(diǎn)的相關(guān)功率曲線。如圖5中所示，通過各自的電機(jī)啟動(dòng)，跟蹤器的位置從第一位置POS1改變到位置 POS2,并且運(yùn)動(dòng)的過程被分割成兩個(gè)優(yōu)選為相等的片段T1/2(參見圖5b)。對(duì)于每個(gè)片段T1/2， 在不同的采樣點(diǎn)檢測(cè)功率值，即運(yùn)動(dòng)周期的第一部分或第一半的功率Pu-Pli5和運(yùn)動(dòng)周期的第二半的功率Pu-Pu。定期的功率或電流測(cè)量值與自從上次測(cè)量后經(jīng)過的時(shí)間周期的乘積得到能量平均。如果對(duì)于每個(gè)脈沖半波構(gòu)成這些定期的能量平均值的總和或積分(參見圖5)，就可獲得可以互相比較的兩個(gè)能量值。優(yōu)選地，以固定頻率并且與電機(jī)運(yùn)動(dòng)同步地測(cè)量功率或電流，從而可簡(jiǎn)單地忽略剛剛提到的時(shí)間，并且僅僅比較功率或電流的平均值。 在這種情況下，可將總和除以測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目(在圖5中為5個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目)?？商鎿Q地， 可在每個(gè)脈沖半波測(cè)量第一功率或電流測(cè)量值和第二功率或電流測(cè)量值，只要在脈沖中心的兩側(cè)對(duì)稱地檢測(cè)第一功率或電流測(cè)量值和第二功率或電流測(cè)量值。對(duì)于基于圖5中所示的例子，每個(gè)脈沖半波的平均電功率的結(jié)果如下第一脈沖半波=P1= -Σ Pi,i
η ι第二脈沖半波耳="Σ Ρ2,ι
η ι每個(gè)脈沖半波的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目η取決于脈沖長(zhǎng)度和測(cè)量頻率，其中在圖5中所示的例子中，η = 5。基本上，在圖5中所示的電機(jī)脈沖期間，可能發(fā)生三種不同的情況，即a.功率變大< P2b.功率變小> P2c.功率保持不變= P2。根據(jù)發(fā)生三種情況中的哪種，可確定最大功率點(diǎn)是否是遠(yuǎn)在前面(a)或者遠(yuǎn)在后面(b)或者已經(jīng)到達(dá)最大功率(C)。如上所述，也可基于功率關(guān)于范圍或窗口的位置(見上文)進(jìn)行確定。上述測(cè)量的一種替換是脈沖半波期間的能量檢測(cè)。每個(gè)脈沖半波的能量的結(jié)果如下
η第一脈沖半波而=At^ Plil
1 η第二脈沖半波=E2= At^ P2il
1其中At =各個(gè)脈沖半波的持續(xù)時(shí)間。上述功率測(cè)量的另一種替換是脈沖期間的電功率的推導(dǎo)計(jì)算。如果這個(gè)推導(dǎo)的符號(hào)在驅(qū)動(dòng)脈沖期間改變，這意味著已經(jīng)達(dá)到最大功率。如果推導(dǎo)的符號(hào)一直保持為正，則功率增加(情況a)，或者如果它一直保持為負(fù)，則功率減小(情況b)。圖5是圖3的部分3的放大說明。圖5說明重要量(如電機(jī)速度、發(fā)生器脈沖和 PV功率)在跟蹤器運(yùn)動(dòng)期間如何表現(xiàn)。額外地，插入功率或電流測(cè)量點(diǎn)，其中在示出的實(shí)施例中，每個(gè)示出點(diǎn)是多個(gè)測(cè)量的平均。例如，點(diǎn)Pli2是Plil和Pli2 (100ms期間，33. 33kHZ測(cè)量頻率)之間的3333個(gè)功率或電流測(cè)量的平均。優(yōu)選地，通過使用高分辨的功率測(cè)量裝置執(zhí)行功率檢測(cè)。由于太陽能跟蹤器的電功率在跨過太陽的角偏差時(shí)在功率最大的范圍內(nèi)非常平穩(wěn)，功率僅在跨過特定的位置范圍時(shí)改變一些瓦特。為了保證每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的精確的功率檢測(cè)，必須測(cè)量很小的功率或電流改變。由此，電流或電壓測(cè)量電路需要具有較高的分辨率。從數(shù)量級(jí)的角度，必須在大約 1/10. 000到1/100. 000的額定功率范圍內(nèi)檢測(cè)功率的改變以便優(yōu)化跟蹤。在數(shù)字調(diào)節(jié)的情況下，標(biāo)準(zhǔn)的電流變壓器和相關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器具有大約10比特的能跟蹤器的額定功率為大約10kW，從而產(chǎn)生大約10W/bit的功率分辨率，這是所需精度0. IW乘以因子100后得到的數(shù)值。但是，這個(gè)問題可通過隨時(shí)間對(duì)所需測(cè)量量U、I的過采樣來解決，由此可獲取更高的分辨率。根據(jù)奈奎斯特香農(nóng)理論，過采樣比率(OS)通過以下公式與分辨率的比特增長(zhǎng)相關(guān)OSratio =22{B2-Bl)其中B1 =標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置的比特分辨率，和B2 = 一系列分辨率為Bl的單個(gè)測(cè)量裝置產(chǎn)生的比特分辨率。在OSkatm中包括為了達(dá)到分辨率B2所需的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量。在本示例中，測(cè)量點(diǎn)的最大數(shù)目限制為3333，從而產(chǎn)生的比特分辨率可計(jì)算如下3333 = 2" (2* (χ-10))，導(dǎo)致 χ = 15，85 (大約 16 比特)。假設(shè)測(cè)量值檢測(cè)頻率是33. 33kHz。假設(shè)在IOOms的整個(gè)時(shí)間周期內(nèi)檢測(cè)測(cè)量值， 則獲得3. 333個(gè)測(cè)量值。這意味著在33. 33kHz的10比特的原始分辨率已經(jīng)變換成在IOHz 的大約16比特的新分辨率。盡管現(xiàn)在存在測(cè)量量的減小的更新率，但是根據(jù)上述例子的新分辨率為大約0. 15W/bit，這幾乎符合所需的分辨率。此外，需注意的是，IOOms的更新率是足夠的，因?yàn)樵陔姍C(jī)的接通周期的功率改變的時(shí)間常數(shù)典型地更高。在控制脈沖期間存在足夠的測(cè)量點(diǎn)以應(yīng)用上述的調(diào)節(jié)原理，根據(jù)上述的調(diào)節(jié)原理，考慮運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部分。上述的優(yōu)選方法避免必須使用昂貴的和高價(jià)的元件，如具有增加的測(cè)量分辨率的電流和電壓變壓器。因此，根據(jù)本發(fā)明，在上面的例子中，通過使用轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量單元， 獲得增大65倍的高測(cè)量精度。上述的基于電功率的對(duì)于跟蹤器相對(duì)于太陽的位置的檢測(cè)提供與初步跟蹤器定位相關(guān)的反饋，其中初步跟蹤器定位可基于在本發(fā)明的方法中獲取的信息進(jìn)行修正。換句話說，從初步定位開始，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)的第一部分中的功率Pl相對(duì)于運(yùn)動(dòng)的第二部分中的功率P2的比率，緩慢或快速地移動(dòng)跟蹤器以到達(dá)最大功率的范圍。如果忽略初步定位，將由于比較功率獲得的信息直接應(yīng)用到功率調(diào)節(jié)器(控制器120)，例如根據(jù)在步驟S106和 SllO中給定的情況，將縮短或放大每個(gè)下述的電機(jī)脈沖(脈沖周期)的長(zhǎng)度。在基于初步調(diào)節(jié)(初步定位)的反饋的情況下，根據(jù)預(yù)定的算法、分析根據(jù)步驟 S106和SllO在每個(gè)電機(jī)脈沖期間獲得的結(jié)果并定義用于功率最大化的各個(gè)過程來執(zhí)行跟蹤器位置的校準(zhǔn)。例如，對(duì)于初步調(diào)節(jié)，可在初步實(shí)際或目標(biāo)位置上增加固定的校準(zhǔn)步驟以校準(zhǔn)它們的延時(shí)或超前。在這種情況下，校準(zhǔn)步驟的大小應(yīng)折衷考慮連續(xù)操作的搜尋方法的持續(xù)時(shí)間和期望位置精度。校準(zhǔn)步驟越小，定位精度越高，但是直至發(fā)現(xiàn)最大功率點(diǎn)或功率范圍的搜尋時(shí)間越長(zhǎng)?？商鎿Q地，也可為初步定位增加可變的校準(zhǔn)步驟。在這種情況下，校準(zhǔn)步驟的大小可與確定的至最大功率點(diǎn)的距離相匹配。如果功率的比較顯示Pl和P2之間具有較大的差值，這將導(dǎo)致較大的校準(zhǔn)步驟。優(yōu)選地，在這種情況下，校準(zhǔn)的幅度定義為與差值(P2-P1) 的數(shù)值成比例。在最大功率的范圍內(nèi)，這允許具有小的校準(zhǔn)步驟的精細(xì)調(diào)節(jié)以便盡可能地接近最大值。與幅度無關(guān)地，校準(zhǔn)步驟的符號(hào)取決于差值(P2-P1)的符號(hào)。如果這個(gè)差值是正的，跟蹤器將由于調(diào)節(jié)(控制120)向前移動(dòng)。在這種情況下，為目標(biāo)位置增加正的校準(zhǔn)步驟或者為實(shí)際位置增加負(fù)的校準(zhǔn)步驟。如果這個(gè)差值是負(fù)的，則正好相反。為了算法更可靠，可引入進(jìn)一步的控制步驟。一種變型是一次或多次檢查在本發(fā)明的方法中接收的位置信息以保證跟蹤器相對(duì)于太陽的位置已在校準(zhǔn)步驟產(chǎn)生之前被準(zhǔn)確地確定。例如，為了引起被檢測(cè)位置的可信性檢查，這些校準(zhǔn)可基于關(guān)于太陽位置的另外參數(shù)，例如太陽天文歷表。更準(zhǔn)確地，可基于太陽天文歷表檢查跟蹤器的位置是否確實(shí)允許最大太陽能輻射。進(jìn)一步的控制步驟可規(guī)律地經(jīng)過太陽能發(fā)電機(jī)的整個(gè)角度接收范圍，例如每個(gè)小時(shí)經(jīng)過具有聚光太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)的2. 5° x2.5°，保證檢測(cè)的功率最大值沒有局部極大值。但是，這個(gè)過程的缺點(diǎn)是，發(fā)生短時(shí)功率逆轉(zhuǎn)。此外，應(yīng)考慮到系統(tǒng)可能會(huì)遭受二次輻射源而定義這樣的過程。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可根據(jù)太陽能單元的角度接收窗口的大小和初步調(diào)節(jié)的可能位置誤差限制功率最大化的搜尋窗口。由此，可避免特定的旋轉(zhuǎn)軸的校準(zhǔn)(很多校準(zhǔn)步驟的總和)達(dá)到太高的值。如果初步調(diào)節(jié)的位置精度為+/-1.5°，則搜尋窗口可限制在特定的容差內(nèi)，例如1°的容差內(nèi)。如果光伏系統(tǒng)的電功率或電流太低，將停止上述算法。如果系統(tǒng)功率低于特定的最小值，例如額定功率的5%，總是存在下述風(fēng)險(xiǎn)本發(fā)明的方法基于的信息將不再可靠。 更小的功率值可以有兩個(gè)原因輻射非常小(額定輻射的1%)。在這種情況下，由于增加的信噪比(測(cè)量精度)， 運(yùn)行MPPTm算法是沒有意義的。初步調(diào)節(jié)太差導(dǎo)致幾乎沒有功率輸出(太陽能發(fā)電機(jī)還沒有到達(dá)角度接收窗 Π )。如果出于機(jī)械原因(例如由于轉(zhuǎn)換器的超溫或電池的滿電荷而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換器中的過電流)而限制電功率，那么也優(yōu)選地停止算法。在這種情況下，不能從功率比較中獲取可靠的信息，因?yàn)楣β室呀?jīng)被電地限制并且結(jié)果不再僅僅來自于機(jī)械跟蹤器運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)最大電功率的跟蹤器的每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的定位總是在與太陽運(yùn)動(dòng)相同的運(yùn)動(dòng)方向中實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，如果跟蹤器位置超前于太陽的位置，將電機(jī)控制脈沖定義為更短或以更低頻率輸出，相反地，如果電機(jī)位置滯后于太陽的位置，將電機(jī)控制脈沖定義為更長(zhǎng)或以更高頻率輸出。優(yōu)選地，避免向后的步驟，從而驅(qū)動(dòng)方向總是與太陽的運(yùn)動(dòng)方向相匹配。對(duì)于兩軸系統(tǒng)，方位角總是旋轉(zhuǎn)向西，并且仰角總是在上午朝向天頂，在下午朝向水平方向。只要使用連續(xù)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)執(zhí)行位置調(diào)節(jié)，電機(jī)將相應(yīng)地減速或加速，但是，方向的改變可忽略。避免向后驅(qū)動(dòng)對(duì)于避免最大功率點(diǎn)周圍的不希望的瞬態(tài)變化或連續(xù)振蕩是有利的。此外，這防止整個(gè)系統(tǒng)尤其是電機(jī)發(fā)生不必要的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而節(jié)省能量并延長(zhǎng)壽命?；旧希β首畲蠡脑砼c雙向運(yùn)動(dòng)不相容。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)跟蹤器位置相對(duì)于太陽超前或轉(zhuǎn)變的情況下，優(yōu)選地，可提供這樣的雙向的方法來加速搜尋最大功率點(diǎn)的過渡時(shí)間。此處，跟蹤器在第一次到達(dá)太陽能發(fā)電機(jī)的角度接收窗口后雙向運(yùn)動(dòng)。在上面的描述中，已經(jīng)簡(jiǎn)要地討論了電MPPT和機(jī)械MPPT的區(qū)別。通常，太陽能單元總是使用MPPT操作，具有如上討論的在它們的最大功率處操作的效果。為了避免與本發(fā)明描述的機(jī)械MPPTm混淆，此處將MPPT稱為MPPTe。如果在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用MPPTe和MPPTm(本發(fā)明的方法)兩者，將改變太陽能發(fā)電機(jī)的電壓或跟蹤器的機(jī)械位置。由于兩個(gè)調(diào)節(jié)過程的任一個(gè)都是為了最大化電功率， 因此此種實(shí)施例的意圖是這些方法彼此互不影響或干涉。由于調(diào)節(jié)量是不同的，并且在正常情況下彼此之間僅有非常小的影響，因此，優(yōu)選地，兩個(gè)調(diào)節(jié)器不同時(shí)地改變它們的控制變量。跟蹤器旋轉(zhuǎn)軸和太陽能發(fā)電機(jī)的電壓的同時(shí)改變將影響不容易被分離的兩個(gè)調(diào)節(jié)器。除了同時(shí)改變跟蹤器位置和DC電壓之外，不適當(dāng)?shù)剡x定的運(yùn)行時(shí)間或測(cè)量范圍可能妨礙調(diào)節(jié)器的分離，例如MPPTm方法可以是靜止的，而MPPTe改變機(jī)械靜止期間的電壓。MPPTe將機(jī)械運(yùn)動(dòng)之前的功率值(U = Ul)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)之后的值(U = U2)比較，并且根據(jù)P = f (U)的性能采取錯(cuò)誤的決策，因?yàn)镻由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)已經(jīng)改變。因此，優(yōu)選地，在MPPTe和MPPTm之間提供時(shí)間分離，保證MPPTe和MPPTm不同時(shí)改變控制變量。具有電壓或位置變量之間的各自的下降時(shí)間的兩個(gè)調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償操作足夠避免調(diào)節(jié)器的相互影響。圖6示出用于具有方位和高度的兩軸跟蹤器的MPPTe和MPPTm的時(shí)間曲線的例子。圖6示出描述根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于最大化功率利用的方位和高度角的調(diào)整的時(shí)間曲線，其中各個(gè)MPPTe部分彼此之間連接以保證太陽能模塊在它們的最大功率處操作。調(diào)節(jié)器循環(huán)的整個(gè)時(shí)間周期是10秒。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在時(shí)間域142中的第一部分140的期間內(nèi)，通過用于跟蹤太陽能裝置的跟蹤器電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖的各個(gè)脈沖寬度調(diào)制在0-2秒的時(shí)間周期內(nèi)執(zhí)行跟蹤器的各個(gè)方位調(diào)整。在0. 3秒的下降時(shí)間后，實(shí)現(xiàn)MPPTe具有每個(gè) 0.5秒的時(shí)間周期。再然后為下降時(shí)間。在第一部分140之后，跟隨的是第二部分144，第二部分144后在開始部分146用于將跟蹤器調(diào)節(jié)至太陽，現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，使用用于跟蹤太陽能裝置的跟蹤器電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖的各個(gè)脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)高度角，如部分146 中所示。在兩個(gè)下降時(shí)間之間夾入MPPTe部分。如箭頭148所示，這個(gè)過程是重復(fù)的。
權(quán)利要求
1.一種用于使具有多個(gè)太陽能模塊(104)的太陽能發(fā)電機(jī)(102)跟蹤太陽的方法，包括檢測(cè)(S102)所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)的至少部分所述太陽能模塊(104)的至少一個(gè)電輸出量(U，I, P)；以及控制(S104-S114)跟蹤器(106)以便檢測(cè)到的電輸出量包括預(yù)定值，其中所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)安裝在所述跟蹤器(106)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制所述跟蹤器(106)使得所述跟蹤器跟蹤太陽的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中檢測(cè)所述電輸出量包括在所述跟蹤器(106)從第一位置至第二位置的運(yùn)動(dòng)期間，檢測(cè)(S102)在所述運(yùn)動(dòng)的第一部分中的所述電輸出量的第一值，并檢測(cè)在所述運(yùn)動(dòng)的第二部分中的所述電輸出量的第二值；比較(S104)所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值；以及基于所述比較，如果所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值不同，確定所述跟蹤器(106)的位置還沒到達(dá)存在所述電輸出量的預(yù)定值的位置，并在各自的方向移動(dòng)所述跟蹤器(106) (S106-S112)，和如果所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值具有近似相同的數(shù)值，確定所述跟蹤器(106)的位置已經(jīng)到達(dá)存在所述電輸出量的預(yù)定值的位置(S114)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括基于所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值的比較，產(chǎn)生用于所述跟蹤器 (106)的控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)所述跟蹤器(106)的所需運(yùn)動(dòng)，以及將所述控制信號(hào)應(yīng)用于所述跟蹤器(106)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述控制信號(hào)包括可變的脈沖長(zhǎng)度和固定的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述控制信號(hào)包括固定的脈沖長(zhǎng)度和可變的頻率，其中所述固定的脈沖長(zhǎng)度取決于所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)的期望位置精度和/或達(dá)到所述電輸出量的預(yù)定值的搜尋時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的方法，包括基于另外的參數(shù)，檢查基于所述電輸出量的值確定的所述跟蹤器(106)相對(duì)于太陽的相對(duì)位置是否正確。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述另外的參數(shù)包括太陽天文歷表。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的方法，包括在預(yù)定的時(shí)間，經(jīng)過所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)的全部角度接收范圍；以及基于經(jīng)過期間檢測(cè)到的所述電輸出量的值，確定是否存在電輸出量的局部或絕對(duì)最大值。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述跟蹤器從所述第一位置至所述第二位置的運(yùn)動(dòng)期間，在與運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)稱的所述跟蹤器的位置處檢測(cè)到所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值，或者其中使用所述電輸出量的平均、總和、積分、導(dǎo)數(shù)或其它數(shù)學(xué)函數(shù)作為所述電輸出量的第一值和所述電輸出量的第二值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)所述電輸出量的值低于預(yù)定閾值時(shí)，或者當(dāng)通過所述天陽能發(fā)電機(jī)(102)輸出的電輸出量由功率通量中的其它因素限制時(shí)，中斷所述用于控制所述跟蹤器(106)的方法，其中在這種情況下根據(jù)太陽天文歷表或者根據(jù)太陽傳感器實(shí)現(xiàn)控制所述跟蹤器(106)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述跟蹤器運(yùn)動(dòng)的第一部分和第二部分的期間檢測(cè)所述電輸出量的值，或者其中在所述跟蹤器靜止的第一部分和第二部分的期間檢測(cè)所述電輸出量的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述跟蹤器(106)增量地或持續(xù)地運(yùn)動(dòng)，其中在增量運(yùn)動(dòng)的情況下，根據(jù)所述比較來縮短或延長(zhǎng)步驟，或者以更高或更低頻率來提供步驟， 以及其中在持續(xù)運(yùn)動(dòng)的情況下，減速或加速所述跟蹤器(106)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述跟蹤器(106)在跟蹤太陽的期間不改變旋轉(zhuǎn)方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，包括基于關(guān)于太陽位置的參數(shù)執(zhí)行(S100)跟蹤器(106)的初步定位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在第一次到達(dá)所述太陽能發(fā)電機(jī)的角度接收窗口后，雙向移動(dòng)所述跟蹤器(106)以加速搜尋所述預(yù)定值的過渡過程。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，包括提供MPP跟蹤器，以便所述太陽能模塊(104)在它們的最大功率處操作，其中所述MPP跟蹤器的操作在時(shí)間上與檢測(cè)所述電輸出量和控制所述跟蹤器分離。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)、在轉(zhuǎn)換器(108)或者通過額外的測(cè)量裝置(116，118)檢測(cè)所述電輸出量。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中檢測(cè)部分太陽能模塊(104)或者所有太陽能模塊(104)的電輸出量。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述太陽能模塊(104)包括聚光太陽能模塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中不提供額外的太陽位置傳感器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電輸出量的預(yù)定值為所述電輸出量的最大值。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電輸出量包括電壓、電流、功率或能量。
24.一種用于太陽能裝置(100)的控制器，包括輸入(122)，用于接收所述太陽能裝置(100)的太陽能發(fā)電機(jī)(102)的至少部分太陽能模塊(104)的電輸出量的值；輸出(120)，用于提供用于所述太陽能裝置(100)的跟蹤器(106)的控制信號(hào)；以及處理單元(124)，根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的方法操作。
25.太陽能裝置(100)，包括具有多個(gè)太陽能模塊的太陽能發(fā)電機(jī)(102)；跟蹤器(106)，在所述跟蹤器(106)上安裝有所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)；測(cè)量單元(116，118)，用于檢測(cè)所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)的至少部分太陽能模塊(104) 的電輸出量；以及根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制器
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于使具有多個(gè)太陽能模塊(104)的太陽能發(fā)電機(jī)(102)跟蹤太陽的方法，其中檢測(cè)所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)的部分太陽能模塊(104)的至少一個(gè)電輸出量并且控制跟蹤器(106)以便檢測(cè)到的電輸出量包括預(yù)定值，其中所述太陽能發(fā)電機(jī)(102)安裝在所述跟蹤器(106)上。此外，描述一種用于太陽能裝置(100)的控制器(120)和一種具有控制器(120)的太陽能裝置(100)。
文檔編號(hào)G05D3/10GK102422239SQ201080020545
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者奧利維爾·斯塔爾特, 布魯諾·博格爾 申請(qǐng)人:弗朗霍夫應(yīng)用科學(xué)研究促進(jìn)協(xié)會(huì)