CN104181940A - 一种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法，其通过比较太阳轨迹与双轴光伏***轨迹的位置差来决定是否进行过点跟踪，当***自身高度角（S0H）或方位角（S0W）小于太阳轨迹对应的高度角（S1H）或方位角（S1W）即S0H-S0H>Μ1或SW-GW>Μ2时（Μ为过点跟踪的跟踪阀值）表明***的位置滞后太阳轨迹S1，此时本算法将控制***朝着太阳运行的轨迹追踪2Μ的行程，使得***处于领先太阳实际位置Μ的位置。由于太阳在朝着既定轨迹运动，所以***和太阳位置之差会先从Μ减小到0，再从0变Μ，当太阳位置又领先***位置Μ时再重复上面的步骤。采用该种过点控制方法的双轴光伏跟踪发电机的年平均发电量能够提升0.05%。
Description
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁、无资源地域限制的能源，势必将成为未来支撑国家建设的重要能源之一。其中太阳能光伏利用即太阳光通过光伏器件直接转换成电能的技术经过几十年发展已经比较成熟，但实际操作中，光伏器件的光电转换效率一直偏低，并且其生产成本土地成本等多方面因素制约其更加快速的发展。
目前国内的双轴光伏跟踪***近几年发展较快，双轴光伏跟踪***的研发目的是使太阳光线在日照时间始终垂直射向太阳能电池板，使其发电量达到最大。但目前国内的双轴光伏产品的跟踪模式比较被动，其跟踪方式为当太阳的位置S1超前***的位置S0时，S1-S0 >Μ，***则驱动Μ的行程追赶太阳，然而在***驱动追赶的过程中，太阳的位置又发生了变化，只有当其变化幅度达到一定的范围，其***才开始跟踪，当双轴光伏******进行微调的时间段内太阳高度角以及方位角也在变化，因此，目前这种跟踪模式在理论上不可能实现零误差的跟踪，从而不能使太阳能电池板与太阳光线垂直，由此势必造成一定发电量的损失。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在双轴光伏发电***优化太阳跟踪中，使用一种超前跟踪太阳方法使太阳能电池板能够接收更多太阳光能的过点控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a）、计算出太阳轨迹S1（H1，W1）并通过***上的传感器读取自身位置S0（h0，w0），同时得出高度角之差的绝对值M1以及方位角之差的绝对值M2；
b）、将M1、M2分别与设定的判断值x进行比较，大于等于x的参数所代表的方向为***将要调整的方向，程序通过命令***，调整参数大于等于x所代表的方向至比太阳高度角或方位角大M～2M范围内的角度，完成指令后程序返回至第一步进行循环，当M1、M2均小于x时，程序绕过跟踪装置回到第一步并循环；
在所述步骤a）中，其具体的计算方法是：
太阳天顶角θ（弧度）及高度角α计算：
太阳天顶角θ：θ＝cos -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT) 式中：δ为太阳赤纬度，φ为计算地点的纬度，T为太阳时角度，在计算过程中，角度单位要统一；
太阳高度角α（弧度）：α＝sin -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT)；
太阳方位角A：A＝cos -1(sinαsinφ-sinδ)/cosφcosα)。
本发明所述的基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法，其在所述步骤a）计算方法的模型中，方位角处理为0～360°，即正北为0°，正南为180°，在计算时应与ARCVIEW的坡度方向对应，另外，当太阳落山后，已经没有短波辐射，也没有所谓的太阳方位角，因而采用日出、日落时间或用太阳高度角控制计算。
本发明通过比较太阳轨迹与双轴光伏***轨迹的位置差来决定是否进行过点跟踪，在传统跟踪方式上进一步提高发电量。传统的双轴跟踪方式为当太阳的位置S1超前***的位置S0时，S1-S0 >Μ，***则驱动Μ的行程追赶太阳。然而在***驱动追赶的过程中太阳的位置又发生了变化，所以这种方式理论上不可能实现零误差的跟踪。而本过点跟踪算法则可以弥补传统跟踪方式的不足，具体如下：当***自身高度角（S0H）或方位角（S0W）小于太阳轨迹对应的高度角（S1H）或方位角（S1W）即S0H- S0H>Μ1或SW-GW>Μ2时（Μ为过点跟踪的跟踪阀值）表明***的位置滞后太阳轨迹S1，此时本算法将控制***朝着太阳运行的轨迹追踪2Μ的行程，使得***处于领先太阳实际位置Μ的位置。由于太阳在朝着既定轨迹运动，所以***和太阳位置之差会先从Μ减小到0（这一过程为太阳追赶***），再从0变Μ（这一过程太阳已经超过***但是差值仍然小于Μ）。当太阳位置又领先***位置Μ时又重复上面的步骤。按照此控制方法，***和太阳的位置才会有完全重合的时间点，使太阳能电池板能够最大效率利用太阳光能，采用该种过点控制方法的双轴光伏跟踪发电机的年平均发电量能够提升0.05%。
附图说明
图1是本发明的控制流程示意图。
图2是经纬度103.9627，30.504的太阳高度角和方位角曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本实施例中，为精确控制***转动角度同时验证未采用过点跟踪方法的双轴光伏***的跟踪偏角的误差存在，下面将对一种双轴光伏***的单次跟踪的高度角调整时间进行计算。使用一种575减速电机，一种每分钟1800转的电机，蜗轮副为60的涡轮，减速电机与蜗杆相连，蜗杆连接涡轮，涡轮控制双轴光伏跟踪***的方位角，双轴光伏发电机方位角变化0.6度，带动其旋转的涡轮旋转0.6度，0.6度对应涡轮上0.1个齿，涡轮旋转0.1个齿对应蜗杆旋转0.1圈，对应电机旋转用掉1.8秒。
该种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法的应用流程如图1所示，包括以下步骤：
a）、计算出太阳轨迹S1（H1，W1）并通过***上的传感器读取自身位置S0（h0，w0），同时得出高度角之差的绝对值M1以及方位角之差的绝对值M2；
b）、将M1、M2分别与设定的判断值x进行比较，在本实施例中，判断值x取0.3，大于等于0.3的参数所代表的方向为***将要调整的方向，程序通过命令***，调整参数大于等于0.3所代表的方向至比太阳高度角或方位角大2M度，完成指令后程序返回至第一步进行循环，当M1、M2均小于0.3时，程序绕过跟踪装置回到第一步并循环；其中，判断值x可以根据使用者的需要以及太阳高度角变化的快慢进行合理的设定，判断值x取值越小，***的跟踪精度越高，太阳的利用率越大，但是***的磨损也越大，而***相对于判断值x进行调整的数值以2M为最佳。
如图2所示，太阳高度角所代表的曲线（H_ANGLE)大于零度为双轴光伏***开始工作的条件之一。
在所述步骤a）中，其具体的计算方法是：
太阳天顶角θ（弧度）及高度角α计算：
太阳天顶角θ：θ＝cos -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT) 式中：δ为太阳赤纬度，φ为计算地点的纬度，T为太阳时角度，在计算过程中，角度单位要统一；
太阳高度角α（弧度）：α＝sin -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT)；
太阳方位角A：A＝cos -1(sinαsinφ-sinδ)/cosφcosα)。
在所述步骤a）计算方法的模型中，方位角处理为0～360°，即正北为0°，正南为180°，在计算时应与ARCVIEW的坡度方向对应，另外，当太阳落山后，已经没有短波辐射，也没有所谓的太阳方位角，因而采用日出、日落时间或用太阳高度角控制计算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a）、计算出太阳轨迹S1（H1，W1）并通过***上的传感器读取自身位置S0（h0，w0），同时得出高度角之差的绝对值M1以及方位角之差的绝对值M2；
b）、将M1、M2分别与设定的判断值x进行比较，大于等于x的参数所代表的方向为***将要调整的方向，程序通过命令***，调整参数大于等于x所代表的方向至比太阳高度角或方位角大M～2M范围内的角度，完成指令后程序返回至第一步进行循环，当M1、M2均小于x时，程序绕过跟踪装置回到第一步并循环；
在所述步骤a）中，其具体的计算方法是：
太阳天顶角θ（弧度）及高度角α计算：
太阳天顶角θ：θ＝cos -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT) 式中：δ为太阳赤纬度，φ为计算地点的纬度，T为太阳时角度，在计算过程中，角度单位要统一；
太阳高度角α（弧度）：α＝sin -1(sinδsinφ+cosδcosφcosT)；
太阳方位角A：A＝cos -1(sinαsinφ-sinδ)/cosφcosα)。
2.根据权利要求1所述的基于双轴光伏跟踪***的过点控制方法，其特征在于：在所述步骤a）计算方法的模型中，方位角处理为0～360°，即正北为0°，正南为180°，在计算时应与ARCVIEW的坡度方向对应，另外，当太阳落山后，已经没有短波辐射，也没有所谓的太阳方位角，因而采用日出、日落时间或用太阳高度角控制计算。
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