专利名称：一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光伏单轴跟踪系统，尤其是同步跟踪型光伏单轴跟踪系统。
背景技术：
单轴跟踪系统可分为平单轴和斜单轴跟踪系统，其中平单轴跟踪系统可使得光伏电站的发电量提高109Γ20%，斜单轴跟踪系统可以使得光伏电站的发电量提高209Γ40% ;虽然单轴跟踪系统对于发电量的提升效果已经被业界肯定，但是其成本高、可靠性低也一直制约着单轴跟踪系统的应用规模。为了降低跟踪系统电控装置的成本，中国专利一种自动跟踪太阳能光伏发电装 置阵列同步跟踪方法(申请号200610042437. 7)提出将若干跟踪支架的交流电机连接至一个交流总线上，通过控制交流总线的极性和通断来控制交流总线上的若干跟踪支架上交流电机的同步旋转，实现同步跟踪。这种跟踪方法的缺点是(1)由于总线有电阻，连接在总线上的各个交流电机的端电压至电源电压之间的压降不同，从而电机的转速不同，造成跟踪精度低；(2)由于各个跟踪支架的机械部分很难完全相同，所受荷载也有所差异，以及由于交流电机端电压的不同，各个支架会有跟踪误差，经过长期积累后，跟踪系统将无法正常工作；(3)上述交流总线直接启停交流电机，对电机及其所连接的齿轮冲击很大，影响设备的可靠性及寿命；(4)跟踪支架运行到极限位置后无机械限位保护措施，会造成设备财产损失；(5)为了实现交流电机驱动和手动控制，需要集成接触器、按钮、电机保护装置以及接触器浪涌吸收装置等，配线和加工麻烦，产品质量控制要求高，可靠性低。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统，该跟踪系统不但跟踪精度高，还具备软启动及软停机、机械限位保护等功能，并且电控装置主要控制和驱动部件均为工业成熟产品，组装容易，接线简单。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案同步跟踪的所有单轴跟踪支架机械部分相同，并采用相同的交流电动推杆驱动，每个交流电动推杆经相同的变频器由电源供电。所有变频器的正转、反转和停止设置为由外部输入控制。所有变频器的输出的电压、频率和相序设定为相同。同步跟踪的所有的单轴跟踪支架由I个PLC控制，PLC的开关量输出与同步跟踪的所有单轴跟踪支架的电动推杆所连的变频器的外部输入相连，控制所有跟踪支架的电机同时以同样的速度正转、反转或停止，对应电动推杆同步伸长、缩短或停止。在其中至少I个单轴跟踪支架上装有倾角传感器，并传送至PLC ；PLC内置时钟芯片，根据当前时间、当地的纬度、经度和倾角传感器的反馈将同步跟踪的所有支架调整到指定的角度。每个交流电动推杆内部配有过伸长及过缩短两个限位开关，将这两个限位开关的常闭触点分别串联至该电动推杆所连变频器的控制正转、反转的外部输入回路中，当通过外部输入控制电动推杆的电机正转从而电动推杆伸长时，电动推杆伸长到极限位置后过伸长限位开关动作，对应的常闭触点断开，变频器控制电机停转；外部输入控制变频器反转时与正转同理。这样就实现了机械限位保护功能。变频器本身带有软启动和软停机功能，从而避免对电动推杆中齿轮的冲击以及对供电电源的电流冲击。将所有同步跟踪的单轴跟踪支架设计在电动推杆运行到过缩短或过伸长位置时，支架的旋转角度相同；每天天亮前，PLC控制同步跟踪的所有单轴跟踪支架的电动推杆伸长或缩短，直至其运行到过伸长或过缩短状态自动停止，此时所有同步跟踪的单轴跟踪支 架跟踪角度完全同步，从而消除上一天支架跟踪的积累误差。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点(I)同步跟踪的所有单轴跟踪支架仅需I个PLC和I个倾角传感器；(2)电动推杆采用变频器供电，即使由于供电电缆长度不同而造成不同变频器的输入电压有一定的差异，变频器给电动推杆供电的电源的电压和频率也可以完全相同，从而提闻了同步跟踪的精度；(3)电动推杆采用变频器供电，具备软启动、软停机、过流保护等功能，可延长电动推杆的寿命，提闻跟踪系统的可罪性；(4)具备机械限位功能，保证跟踪支架不越过极限位置而受损；(5)具备定期复位消除累积误差的功能，提供跟踪的精度；(6)整套电控装置仅需PLC、变频器、倾角传感器和电动推杆，这些设备均为工业成熟产品，成本低、可靠性高，直接采购后进行简单接线即可；(7)由于单个交流电动推杆的功率较大，可以推动若干组机械联动的光伏单轴跟踪支架，使得本发明应用于机械联动型光伏单轴跟踪支架时，电控成本极低；(8)安装接线简单。同步跟踪的各个单轴支架电动推杆所配变频器主回路与电源相连后，只需通过控制总线与PLC控制器相连即可；(9)PLC配置简单。由于只需要连接I个倾角传感器，只需最少2个输出无源干接点即可实现同步控制，PLC对外部I/O配置的需求极低，可降低成本；(10)电动系统成本低、可靠性高。交流电动推杆一般功率较大，可以推动较大功率的单轴支架。若以推动23. 5kffp光伏方阵的单轴支架为例，所需交流电动推杆功率仅900W左右；若共有10个这样的单轴支架采用本实用新型实现同步跟踪，只需用I个工业级倾角传感器(800元左右)和I个工业通用PLC(2000元左右)和10个变频器(每个600元左右)，电控成本仅O. 05元/Wp (不含推杆)。并且由于大量采用工业成熟产品，电控装置简单、可
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图I是电控装置主回路接线图。图2是电控装置控制回路接线图。图中1-广I-η为交流电动推杆，2-f2-n为变频器，3为断路器，4为PLC，5为PLC内置时钟芯片，6为倾角传感器，Ml为控制变频器正转的外部输入，M2为控制变频器反转的外部输入，MO为外部输入公共端，Sl-fSl-n为电动推杆过伸长限位开关常闭触点，S2-fS2-n为电动推杆过缩短限位开关常闭触点，K1、K2为PLC开关量输出控制接点。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的进行详细的描述。在图I中，有η个机械结构相同的单轴跟踪支架，均采用相同的交流电动推杆(l-fl-η)来驱动，每个交流电动推杆配有相同的变频器(2-f2-n)，变频器通过断路器
(3)与供电电源相连。所有变频器的正转、反转和停止设置为由外部输入控制。所有变频器的输出电源的电压、频率和相序设定为相同。即使由于供电电缆长度不同而造成不同变频器的输入电压有一定的差异，变频器给电动推杆供电的电源的电压和频率也可以完全相同，从而提高了同步跟踪的精度；电动推杆采用变频器供电，具备软启动、软停机、过流保护等功能，可延长电动推杆的寿命，提高跟踪系统的可靠性。 在图2中，变频器(2-1 2-n)由外部输入端子M1、M2、M0控制。当M1、M0连通，M2、MO断开时变频器正转，对应推杆伸长；当Ml、MO断开，M2、MO连通时变频器反转，对应推杆缩短；除此之外，变频器停止，对应推杆停止。在图2中，每个交流电动推杆内部配有过伸长和过缩短限位开关，对应的常闭触点分别为si-f Sl-n、S2-f S2-n，这η个单轴跟踪支架在电动推杆处于极限位置时对应的跟踪角度相同。每个单轴跟踪支架的电动推杆的过伸长、过缩短限位开关的常闭触点分别串联在相应变频器的Ml、M2输入端子上后再与PLC相连，即一旦电动推杆过伸长或过缩短则相应的常闭触点打开，变频器只能停止或往相反方向运动，起到机械限位保护的作用。在图2中，所有同步跟踪的单轴跟踪支架由PLC (4)控制，电动推杆所连接的变频器的外部输入由PLC (4)的开关量输出K1、K2控制。当所有电动推杆均处于正常位置区间时，限位开关触点处于常闭状态，若Kl闭合、K2断开，则所有变频器控制电机同步正转，所有单轴跟踪支架的电动推杆同步伸长；若1(1断开、K2闭合，则所有变频器同步反转，所有单轴跟踪支架的电动推杆同步缩短；当K1、K2同时断开或闭合时，则所有变频器停止，电动推杆同步停止。PLC (4)内部配有时钟芯片(5)，在其中一个跟踪支架上安装有倾角传感器
(6),PLC (4)根据当前时间、当地的纬度、经度以及倾角传感器(6)的反馈，控制同步跟踪的所有支架自动跟踪太阳。每天早晨正式跟踪太阳之前，PLC (4)发出正转或反转指令，并延时足够时间使得所有支架的推杆都运行到过伸长或过缩短位置，此时所有同步跟踪的支架角度相同，从而消除了前一天同步跟踪的积累误差。积累误差消除后，PLC (4)控制同步跟踪的所有支架完成新的一天的跟踪。根据同步跟踪的单轴跟踪支架的数量，可以将跟踪支架分组后，每组跟踪支架的电动推杆所连接的变频器的外部输入分别由PLC (4)的I组开关量输出控制，但每组开关量同时同输出。
权利要求1.一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统，其特征是所有同步跟踪的单轴跟踪支架机械部分相同并由I个PLC同步控制；每个支架配有I个相同的交流电动推杆，每个交流电动推杆内部配有过伸长及过缩短两个限位开关；每个电动推杆由I个相同的变频器驱动，所有变频器设定为外部输入控制，所有变频器输出的电压、频率和相序设定为相同；上述PLC通过开关量输出与同步跟踪的所有单轴跟踪支架的变频器的外部输入控制端子相连；同步跟踪的每个单轴跟踪支架的电动推杆所配的过伸长、过缩短限位开关的常闭触点串联在该电动推杆所连变频器的控制正转及反转的外部输入回路中；在同步跟踪中的其中至少I个支架上装有倾角传感器并传送至上述PLC。
2.根据权力要求书I所述的一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统，其特征是所有同步跟踪的单轴跟踪支架在电动推杆运行到过缩短或过伸长位置时，支架的角度相同。
3.根据权力要求书I或2所述的一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统，其特征是变频器设置有软启动和软停机功能。
专利摘要本实用新型涉及一种同步跟踪型光伏单轴跟踪系统。该系统中所有同步跟踪的单轴跟踪支架械部分相同，每个支架配有相同的交流电动推杆，每个电动推杆由相同的变频器驱动，在同步跟踪的其中一个单轴跟踪支架上装有倾角传感器作为所有同步跟踪的单轴跟踪支架的角度反馈，所有同步跟踪的单轴跟踪系统由1个PLC控制，该PLC通过至少1跟控制总线同步控制所有同步跟踪的单轴跟踪支架同步旋转。每个交流电动推杆内部配有过伸长及过缩短两个限位开关，将这两个限位开关的常闭触点串联至该电动推杆所连变频器的控制正转、反转的外部输入回路中保证在超出极限机械位置时控制电动推杆停止。将所有同步跟踪的单轴跟踪支架设计在电动推杆运行到过缩短或过伸长位置时，支架的旋转角度相同，PLC定期控制所有同步跟踪的支架复位到相同的角度，从而消除积累误差。该跟踪系统只需1个PLC和1个倾角传感器，主要电控装置均采用成熟工业控制设备，可靠性高，跟踪精度高，接线简单且大大降低跟踪支架的初始造价及后期维护费用，具有广阔的发展前景。
文档编号G05D3/12GK202533806SQ201220043689
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月12日 优先权日2012年2月12日
发明者其他发明人请求不公开姓名, 单建东, 周爱荣 申请人:江苏东升光伏发电设备有限公司