太陽能發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)技術(shù)方案書-資料下載頁
2025-05-15 00:41本頁面
【正文】 位置控制的軟件框圖(1)、基于能量的單自由度跟蹤控制系統(tǒng)研制。根據(jù)用戶所在地的緯度數(shù)據(jù)，設(shè)定并固定電池板的俯仰角；根據(jù)能量傳感器檢測信息，計算能量最大時的方位角，通過控制水平方位電機的轉(zhuǎn)動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。(2)、基于能量的雙自由度太陽能電池板跟蹤控制系統(tǒng)研制。根據(jù)能量傳感器檢測信息，計算能量最大時的方位角、俯仰角，通過控制水平方位電機的轉(zhuǎn)動、太陽能電池板頂桿的移動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。圖1基于能量最優(yōu)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(3)、基于能量的太陽能電池板控制系統(tǒng)的軟件流程圖，通過對能量控制步驟的簡要敘述，下面給出基于這種控制的軟件框圖。圖1基于能量控制的軟件框圖通過風(fēng)力傳感器實時檢測風(fēng)力大小，并對電池板的抗風(fēng)模型進(jìn)行分析，編寫最優(yōu)控制算法，使得系統(tǒng)可以對11級以上的臺風(fēng)進(jìn)行自動的“規(guī)避”，減弱風(fēng)暴對電池板方陣的損害，保護(hù)發(fā)電方陣免遭破壞。數(shù)據(jù)采集模塊及電機拖動模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊主要分成3個部分，分別是光強及入射角采集、風(fēng)力采集、以及GPS和方位角采集模塊。光強采集采用的是光強傳感器、A/D轉(zhuǎn)換、單片機微控單元，其中光強傳及入射角傳感器是由我們自主研發(fā)，4方位實時采集天空中太陽光線的照射強度，并由光電轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換，再將電信號進(jìn)行比較，形成差模信號，最后通過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機微控單元，完成對其俯仰位置的調(diào)整。圖1光強及入射角傳感器模塊圖風(fēng)力傳感器模塊包括風(fēng)力采集、A/D轉(zhuǎn)換、單片機微控單元，原理與實現(xiàn)步驟于上述方法類似。圖1風(fēng)力傳感器模塊圖最后的數(shù)據(jù)采集模塊是GPS和方位角采集模塊，根據(jù)天文學(xué)的理論，處于不同緯度與經(jīng)度的地區(qū)，其每天的日出時刻是不一樣的，所以在本系統(tǒng)中的GPS模塊作用就是克服處于不同緯度所帶來的系統(tǒng)誤差，同時對于不同季節(jié)，太陽運行軌跡也是不相同的，所以按照以往的“經(jīng)驗值”進(jìn)行計算太陽方位的做法誤差非常大，遇到陰雨天的情況下，往往失去跟蹤目標(biāo)，反而浪費了電能。所以在本系統(tǒng)中，通過GPS定位出所在地的經(jīng)緯度、以及時間變量，通過一系列的算法，得出所在地每天的日出時間，日出方位，最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，使得電池板每天自動的轉(zhuǎn)向起始位置，而后加入光電跟蹤模塊，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，在操作方面實現(xiàn)了“傻瓜式”的跟蹤。同時通過方位角的測量，單片機微控單元讀入此刻電池板的地理偏向，并儲存起來，作為電機控制電池板轉(zhuǎn)向的初始值。因此本電池板控制系統(tǒng)能夠大范圍、跨緯度的得到應(yīng)用，克服了以往電池板控制系統(tǒng)在地域上應(yīng)用的局限性，并在電池板控制系統(tǒng)安裝就位后，無人調(diào)整，自動跟蹤上的智能性。圖1GPS/方位磁傳感器電機拖動模塊部分主要包括2個伺服電機，實現(xiàn)了方位角、俯仰角的2個自由度的跟蹤，同時由于系統(tǒng)中的電池板面積較大，因此不能使用一般的器件進(jìn)行直接的驅(qū)動，本系統(tǒng)選用了大功率可控整流器件——(SCR)晶閘管驅(qū)動伺服電機，并且控制伺服電機帶動執(zhí)行機構(gòu)從一個位置精確運動到另外一個位置，伺服電機的位置控制需要兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是伺服電機控制的執(zhí)行機構(gòu)當(dāng)前的位置參數(shù)，我們稱為絕對位置。絕對位置是有極限的，其極限是執(zhí)行機構(gòu)運動的范圍，超越了這個極限就應(yīng)報警。第二個參數(shù)是從當(dāng)前位置移動到目標(biāo)位置的角度，我們可以用軟件解算的方式將這個角度折算成伺服電機的轉(zhuǎn)換角度。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時，即執(zhí)行機構(gòu)當(dāng)前位置與目標(biāo)位置差正好減到一個域值時停轉(zhuǎn)。因此，用角度差等于一個域值可以判斷電池板朝向是否移動到目標(biāo)的位置。運行過程中電機通過內(nèi)部自帶的光電編碼管對其位置進(jìn)行負(fù)反饋控制，對電池板位置進(jìn)行不斷的調(diào)整，直到達(dá)到要求為至，從而精度得到大幅度的提高。圖1電機拖動模塊圖成本核算表成本核算表序號系統(tǒng)模塊模塊功能參考價格1PC104與全溫電源板主控制CPU模塊及電源模塊2GPS/磁方位傳感器確定所在地區(qū)地理參數(shù)、方位角3光強及入射角傳感器測定光線強度及入射角4風(fēng)力及風(fēng)向傳感器測定實時風(fēng)力大小5電機控制模塊控制電機轉(zhuǎn)動6蓄電池儲存電源合計綜合以上基于跟蹤的電池板控制系統(tǒng)于未跟蹤的電池板控制系統(tǒng)，以及系統(tǒng)的成本核算等的評估，顯然基于自動跟蹤電池板控制系統(tǒng)收集太陽能時間長，太陽能利用率高，應(yīng)用前景廣，整個系統(tǒng)投入成本后，能夠很快收回，并取得盈利。
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