一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能技术领域，涉及一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统。
【背景技术】
[0002] 太阳能是一种取之不尽用之不竭、无污染的新型能源，但太阳能同时又有其局限 性，比如空间分布不断变化、间歇性、低密度等，因此对其收集和利用提出了很高的要求。为 了提高对太阳能的利用率，主要从两方面入手：一是提高太阳能接收装置的能量转换率； 二是提高对太阳能的接收率。
[0003] 由于太阳每时每刻都在运动着，要提高接收装置对太阳能的接收率，必须使接收 装置自动跟踪太阳的运动轨迹。在跟踪方式方面，主要有两种方式，即视日运动轨迹跟踪和 光电跟踪方式；而在跟踪装置方面，又主要有单轴跟踪和双轴跟踪。
[0004] 目前有许多跟踪方案已申请了专利，这些专利或是改善了光传感器的装置，使得 对于追光更加容易；或是改善了机械传动机构，使得机械结构更稳定，提高了系统的可靠 性；或是采用了不同的跟踪方式，使得对于太阳的跟踪更为准确，更为方便。
[0005] 但这些技术方案都只是针对一组光伏组件而言的，若实际光伏发电系统中的大量 光伏组件跟踪问题时，只是将此技术进行移植，所有的光伏组件采用的是同样的跟踪方案。 但这明显有一个不足，即每个光伏组件采用的传感方式、控制方式、跟踪方式都是相同的， 这就造成了系统整体的复杂程度与成本的增加，同时也导致后期的维护费用也相应的增 加，从而降低了系统整体的可靠性和稳定性。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统。
[0007] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统，该系统包括多个光伏组件，多个光伏组 件包括多智能体的领导节点和多智能体的跟踪节点，多智能体的领导节点和多智能体的跟 踪节点组成一个分布式网络；
[0009] 所述多智能体的领导节点包括光伏组件、光强检测模块、光照方向检测模块、控制 器、驱动器接口、通信模块、高度角电机和方位角电机；所述光伏组件用于接收太阳能；光 强检测模块和光照方向检测模块安装在光伏组件平面上，用于采集光强和光照方向，将采 集的信号经信号处理电路传输至控制器；所述控制器分析处理数据并发送控制信号至驱动 器接口，并经通信模块将太阳的位置信息传输至跟踪节点；所述驱动器接口接收信号并控 制高度角电机和方位角电机，调整位置，多智能体的领导节点通过光电跟踪方式实现对太 阳的跟踪；
[0010] 所述多智能体的跟踪节点包括光伏组件、控制器、驱动器接口、通信模块、高度角 电机和方位角电机；所述通信模块用于接收多智能体的领导节点传输的太阳位置信息和其 他邻居跟踪节点的信息，并将相关位置信息传输至邻居跟踪节点；所述控制器通过自身的 状态信息和邻居节点的信息经分布式协调跟踪算法计算相应的太阳位置信息并发送控制 信号至驱动器接口，所述驱动器接口接收信号并控制高度角电机和方位角电机，调整位置， 进而实现对太阳的跟踪。
[0011] 进一步，所述多智能体的领导节点还包括GPS定位模块和时间模块，多智能体的 领导节点通过视日运动轨迹跟踪方式实现对太阳的跟踪；
[0012] 所述视日运动轨迹跟踪方式通过GPS模块获取本地的经炜度信息，时间模块获取 当时当地的时间，通过计算获取当时当地的太阳高度角和方位角信息，再与光伏组件已经 转过的角度信息进行比较，获取角度差信息，通过系统预设的程序驱动光伏组件到与太阳 光线垂直的位置，实现对太阳的跟踪。
[0013] 进一步，所述光强检测模块设有两个下限阈值II和12(11〈12);当光强小于II 时，系统停止跟踪；当光强大于II小于12时，使用视日运动轨迹跟踪方式；当光强大于12 时，使用光电跟踪方式；多智能体的领导节点通过视日运动轨迹跟踪与光电跟踪相结合的 方式实现对太阳的跟踪。
[0014] 进一步，所述多智能体的领导节点和多智能体的跟踪节点设置有开始位置开关和 结束位置开关，当跟踪装置触碰到结束位置开关时，使跟踪装置回到起始开关位置处。
[0015] 进一步，所述多智能体的领导节点为一个或者多个。
[0016] 进一步，所述多智能体的领导节点采用双轴跟踪方式，实现对太阳的跟踪。
[0017] 进一步，所述多智能体的领导节点和多智能体的跟踪节点的通信模块为无线通信 模块。
[0018] 进一步，所述多智能体的领导节点与多智能体的跟踪节点之间的通信方式为单向 无线通信；所述多智能体的跟踪节点与多智能体的跟踪节点之间的通信方式为双向无线通 信。
[0019] 本发明的有益效果在于：本发明提供的一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统， 采用双轴跟踪方式，实现对太阳的全天候跟踪，与固定式的装置相比，发电效率提高了30% 左右；采用基于多智能体模型的分布式跟踪控制策略，使系统结构简化，复杂度降低，提高 了系统的使用寿命，以及降低后期的维护困难；采用设置位置开关、设置光强的下限阈值， 提高了系统的稳定性。
【附图说明】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中：
[0021] 图1为光伏组件群跟踪示意图；
[0022] 图2为光伏组件群网络拓扑图；
[0023] 图3为领导节点的硬件模块；
[0024] 图4为跟踪节点的硬件模块；
[0025] 图5为领导节点的硬件设计；
[0026] 图6为跟踪节点硬件设计；
[0027] 图7为领导节点软件设计主流程图；
[0028] 图8为跟踪节点的软件设计主流程图。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0030] 本发明提供的一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统采用视日运动轨迹跟踪与 光电跟踪相结合的方法来实现对太阳光线的跟踪。在光伏组件的表面上安装光强检测传感 器，当光强达到预设值时，跟踪系统进入光电跟踪方式，当光强低于预设值时进入系统预设 的程序跟踪方式。
[0031] 光电跟踪方式：在光伏组件的表面安装四象限光敏电阻，利用四象限光敏电阻作 为传感器，将光伏组件与太阳光的位置信号转化为电信号，再将电信号进行处理后送入控 制器，通过控制器的输出端送入驱动芯片，进而驱动电机的转动，实现对太阳的跟踪。
[0032] 视日运动轨迹跟踪方式：多智能体的领导节点还包括GPS定位模块和时间模块， 由GPS模块获取本地的经炜度信息，由时间模块获取当时当地的时间，再通过计算获取当 时当地的太阳高度角和方位角信息，再与光伏组件已经转过的角度信息进行比较，获取角 度差信息，通过系统预设的程序驱动光伏组件到与太阳光线垂直的位置。
[0033] 将上述跟踪系统应用于大规模光伏板群中，若每个光伏组件都采用上述跟踪方 案，理论上是可行的，但是这显然增加了系统的成本，而且也增加了系统的复杂度，系统复 杂度的增加会导致初期投资、后期维护等费用相应的增加。
[0034] 为了解决这个问题，本专利所述系统运用网