專利名稱：光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用的光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能提高PV發(fā)電效率的太陽跟蹤自動控制裝置。
背景技術(shù)：
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，因太陽的運動是緩慢而單調(diào)的，太陽電池板(PV板)的傾角變化范圍在士 100°以內(nèi)。為了簡化機械結(jié)構(gòu)，需調(diào)節(jié)PV板的傾角，利用單軸方向的控制，PV 板可實時達到集中最大光照的目的。目前的PV發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)，利用裝在太陽電池陣列上的光傳感器，隨著太陽的移動，光線方向一旦發(fā)生細微改變，則傳感器失衡，系統(tǒng)輸出信號產(chǎn)生偏差。當偏差達到一定幅度時，傳感器輸出相應(yīng)的信號，執(zhí)行機械構(gòu)開始進行糾偏，使光電傳感器重新達到平衡。即由傳感器的輸出信號控制的太陽電池陣列平面與光線成90°角時，停止轉(zhuǎn)動，完成一次調(diào)整周期。如此不斷調(diào)整，時刻沿著太陽的運動軌跡追隨太陽，構(gòu)成一個閉路反饋系統(tǒng)， 實現(xiàn)自動跟蹤。但是在這種自動跟蹤系統(tǒng)中，光敏傳感器是一個必須的構(gòu)件。但是由于系統(tǒng)對光敏傳感器的靈敏度要求過高，所以一旦光敏傳感器失靈，則造成整個太陽能跟蹤系統(tǒng)都不能正常工作。另外，采用光傳感器的常規(guī)太陽跟蹤器，在初裝時需要根據(jù)當?shù)氐那闆r調(diào)整零位。 而在調(diào)整的時候，需要根據(jù)當?shù)氐木暥?、每天的光照變化而進行統(tǒng)計調(diào)整，非常繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不需要光敏傳感器、且能及時調(diào)整太陽能PV板朝向，從而提高光/電能量轉(zhuǎn)換效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明采用光伏模塊的開路電壓作為判斷基準，它包括以下步驟
步驟一，實時獲取光伏模塊的當前開路電壓Voc (η)和前一時刻開路電壓Voc (η-1), 從而得到光伏模塊開路電壓的變化值A(chǔ)Voc，并將該變化值A(chǔ)Voc送至光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制單元；
步驟二，控制單元對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，若AVOC>0，則控制單元發(fā)出正轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機正向轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能PV板的朝向；若 Δ Voc<0，則控制單元發(fā)出反轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機反向轉(zhuǎn)動， 調(diào)整太陽能PV板的朝向。在所述的步驟二中，所述的正轉(zhuǎn)控制信號為正向轉(zhuǎn)動時間信號，所述的反轉(zhuǎn)控制信號為反向轉(zhuǎn)動時間信號。在所述的步驟二中，在正向或反向調(diào)整太陽能PV板朝向之后，等待時間Tw。所述的步驟二還包括步驟三控制單元繼續(xù)對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，當Δ Voc=O時，等待時間TwO。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，太陽跟蹤器則是以光伏模塊的開路電壓信息，實現(xiàn)對太陽的實時跟蹤。它會根據(jù)太陽所處的具體位置，輸出相應(yīng)的控制信號，控制驅(qū)動機構(gòu)， 驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機則進行實時的操作，及時調(diào)整太陽能PV板的朝向，從而提高光/ 電能量的轉(zhuǎn)換效率。而且，比采用光傳感器的常規(guī)太陽跟蹤器，節(jié)約了成本，減輕了光傳感器初裝時的繁瑣調(diào)節(jié)。此外，本發(fā)明對PV模塊的開路電壓要求簡單，且不必改動原光伏發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的控制流程圖。圖2為正常情況下本發(fā)明的試驗結(jié)果圖。圖3為遮光情況下本發(fā)明的試驗結(jié)果圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明采用光伏模塊的開路電壓作為判斷基準，它包括以下步驟。步驟一，實時獲取光伏模塊的當前開路電壓Voc (η)和前一時刻開路電壓Voc (η-1)，從而得到光伏模塊開路電壓的變化值A(chǔ)Voc，并將該變化值A(chǔ)Voc送至光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制單元。步驟二，控制單元對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，若AVOC>0，則控制單元發(fā)出正轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機正向轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能PV板的朝向；若 Δ Voc<0，則控制單元發(fā)出反轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機反向轉(zhuǎn)動， 調(diào)整太陽能PV板的朝向。需要說明的是，在步驟二中，上述的正轉(zhuǎn)控制信號為正向轉(zhuǎn)動時間信號trl，上述的反轉(zhuǎn)控制信號為反向轉(zhuǎn)動時間信號tr2。即如果Δ VocX)時，PV板在時間trl內(nèi)順時針旋轉(zhuǎn)一單位角；如果AVoc<0時，PV板在時間tr2內(nèi)反時鐘旋轉(zhuǎn)一單位角，也即，它又返回到原來的位置。上述的旋轉(zhuǎn)單位角可以根據(jù)當?shù)氐木暥?、光照情況而自行設(shè)定，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。而且，因為太陽僅由東向西運動，PV板在轉(zhuǎn)動時間內(nèi)，從控制過程開始順時針旋轉(zhuǎn)一單位角度，因而干擾相應(yīng)的開路電壓。這樣一來，通過實測開路電壓的變化趨勢，可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)方向，以捕獲更多的光輻射量。為了更好地實施本發(fā)明，在步驟二中，在正向或反向調(diào)整太陽能PV板朝向之后， 可以等待時間Tw，以進一步確定Δ Voc是否減小、消失。另外，除了步驟二之外，還包括步驟三控制單元繼續(xù)對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，當AVoc=O時，等待時間TwO，然后再接著下一次的順時針旋轉(zhuǎn)操作。需要說明的是，等待時間TwO的作用是有利于減少PV板向前、向后運動中的功率消耗。按照上述原理則可實現(xiàn)有效太陽跟蹤系統(tǒng)的控制目的。為通過試驗對本發(fā)明太陽跟蹤器的有效性，采用市購的永磁同步電動機和PV模塊，其中光伏發(fā)電系統(tǒng)中控制單元、驅(qū)動機構(gòu)均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。另外，跟蹤器的旋轉(zhuǎn)單位角為3° /s，測試的太陽輻射照度為67mw/c m% PV模塊溫度30°C， 利用數(shù)字信號處理器DSP以Ims的取樣間隔，執(zhí)行圖1所示的控制流程。本跟蹤器的參數(shù)為 trl= tr2=2S, Tw=Tw0=30S。 測試時檢驗了兩種光輻照度情況一為正常情況，另一為在PV板上突然蓋一塊塑料板的遮光情況。圖2、圖3則為配置了本發(fā)明太陽跟蹤器在上述兩種情況下的試驗結(jié)果。 圖2當有效太陽跟蹤器開始轉(zhuǎn)動PV板時，開路電壓由Voc=18. 5V增加到Voc=20V，結(jié)果輸出功率增加，達到預期結(jié)果。圖3因出現(xiàn)了 34S的遮光，開路電壓Voc突然下降，結(jié)果，PV板又返回原來的位置，等候一段時間，當開始試驗至62S時，遮光取消，PV板在等待時間以后再次旋轉(zhuǎn)，以跟蹤太陽光照方向，使開路電壓升高至穩(wěn)定狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器，其特征在于，本發(fā)明采用光伏模塊的開路電壓作為判斷基準，它包括以下步驟步驟一，實時獲取光伏模塊的當前開路電壓Voc (η)和前一時刻開路電壓Voc (η-1), 從而得到光伏模塊開路電壓的變化值A(chǔ)Voc，并將該變化值A(chǔ)Voc送至光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制單元；步驟二，控制單元對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，若AVOC>0，則控制單元發(fā)出正轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機正向轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能PV板的朝向；若 Δ Voc<0，則控制單元發(fā)出反轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機反向轉(zhuǎn)動， 調(diào)整太陽能PV板的朝向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器，其特征在于在所述的步驟二中，所述的正轉(zhuǎn)控制信號為正向轉(zhuǎn)動時間信號，所述的反轉(zhuǎn)控制信號為反向轉(zhuǎn)動時間信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器，其特征在于在所述的步驟二中，在正向或反向調(diào)整太陽能PV板朝向之后，等待時間Tw。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器，其特征在于，所述的步驟二還包括步驟三控制單元繼續(xù)對該變化值A(chǔ)Voc進行判斷，當AVoc=O時，等待時間TwO。
全文摘要
一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽跟蹤器，本發(fā)明采用光伏模塊的開路電壓作為判斷基準，它包括以下步驟步驟一，實時獲取光伏模塊的當前開路電壓Voc(n)和前一時刻開路電壓Voc(n-1)，從而得到光伏模塊開路電壓的變化值ΔVoc，并將該變化值ΔVoc送至光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制單元；步驟二，控制單元對該變化值ΔVoc進行判斷，若ΔVoc>0，則控制單元發(fā)出正轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機正向轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能PV板的朝向；若ΔVoc<0，則控制單元發(fā)出反轉(zhuǎn)控制信號至驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)中的同步電動機反向轉(zhuǎn)動，調(diào)整太陽能PV板的朝向。
文檔編號H02N6/00GK102445948SQ20101029958
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者周保臣, 楚光輝, 鄧隱北, 靳娜麗 申請人:河南森源電氣股份有限公司