极轴坐标系光伏发电双轴跟踪结构的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种光伏发电双轴跟踪结构的控制方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，可再生能源的开发和利用日益得到各国政府的关注，在不久的将来通过光 伏组件将太阳能转换成电能具有很大的开发潜力。据2004年欧盟联合研宄中心预测，到 本世纪末，光伏发电在整个世界能源供应中的比率将超过30%。现有的光伏发电双轴跟踪 结构（以下将简称为"结构"）大多是基于地平坐标系的双轴跟踪方式，大都没有考虑太阳 日升方位角、日落方位角、当地经度与时区经度间的经度差、太阳时角和真太阳时角间的误 差等因素对太阳位置判断的影响，导致结构跟踪效率变差，光伏发电结构输出效率降低；此 外，基于地平坐标系的双轴跟踪方式由于要不断地跟踪太阳高度角、方位角，导致两个步进 电机不断工作，降低了使用寿命，增加了维护量；同时由于结构运行和公式计算误差导致预 测太阳位置与实际太阳位置存在偏差。因此研宄提供一种基于极轴坐标系的光伏发电双轴 跟踪结构的控制方法是非常有益和十分必要的。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种极轴坐标系光伏发电双轴跟踪结构的控制方法，可有效地 提尚光伏发电结构跟踪精度。
[0004] 本发明是这样实现的，如图1所示，极轴坐标系光伏发电双轴跟踪结构包括有顶 部安装的光伏组件1、第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2"、2"'、光伏组件支架3、上 部丝杆轴4、上部蜗轮蜗杆减速器5、上部步进电机6、上部支撑平台7、倾斜丝杆轴8、倾斜轴 步进电机10、倾斜轴蜗轮蜗杆减速器11、倾斜平台15、下部支座18、底座19、安装在底座19 上的滑动轨道22及可移动轴承座23 ;其结构是可移动轴承座23通过定位螺钉24调整在 滑动轨道22内的位置，摆动支杆17上端通过上部支撑销轴13与固定在倾斜平台15上的 固定支座12相铰接，摆动支杆17下端通过下部支撑销轴13"与可移动轴承座23相铰链， 下部支座18的下部固定在底座19上，下部支座18的上部通过中部支撑销轴13'与固定在 倾斜平台15下面的下部轴承座16相铰接，安装在倾斜平台15上的倾斜轴步进电机10和 倾斜轴蜗轮蜗杆减速器11带动倾斜丝杆轴8转动，倾斜丝杆轴8通过上下轴承座9、9'安 装在倾斜平台15上，在倾斜平台15上面安装有对上部支撑平台（7)起限位作用的限位开 关14,上部支撑平台7的下部通过穿通孔28与倾斜丝杆轴8固定连接，倾斜丝杆轴8的下 端安装有编码器25,上部蜗轮蜗杆减速器5和上部步进电机6安装在上部支撑平台7上，光 伏组件支架3固定在上部蜗轮蜗杆减速器5和上部步进电机6带动的上部丝杆轴4上，光 伏组件1安装在光伏组件支架3上，在光伏组件1的四角处分别安装有第一、第二、第三、第 四光敏传感器2、2'、2"、2" '。本发明特征在于对上述结构的控制方法是：
[0005] 首先通过调节移动轴承座23在滑动轨道22内的位置确定摆动支杆17与地平面 的夹角为0 =巾，巾是当地维度。判断某一天是一年中的第n天，n为正整数，根据式（I) 计算出太阳赤炜角S，则光伏组件支架3与地面的倾角as可由式（2)得到，式（2)中的正 负号取春夏为正，秋冬为负，太阳方位角ys可由式（3)得到：
【主权项】
1. 一种极轴坐标系光伏发电双轴跟踪结构的控制方法，极轴坐标系光伏发电双轴跟踪 结构包括有顶部安装的光伏组件（1)、第一、第二、第S、第四光敏传感器（2、2'、2"、2"'）、 光伏组件支架（3)、上部丝杆轴（4)、上部蜗轮蜗杆减速器巧）、上部步进电机化）、上部支 撑平台（7)、倾斜丝杆轴巧）、倾斜轴步进电机（10)、倾斜轴蜗轮蜗杆减速器（11)、倾斜平 台（15)、下部支座（18)、底座（19)、安装在底座（19)上的滑动轨道（22)及可移动轴承座 (23);其结构是可移动轴承座（23)通过定位螺钉（24)调整在滑动轨道（22)内的位置，摆 动支杆（17)上端通过上部支撑销轴（13)与固定在倾斜平台（15)上的固定支座（12)相较 接，摆动支杆（17)下端通过下部支撑销轴（13")与可移动轴承座（23)相较链，下部支座 (18)的下部固定在底座（19)上，下部支座（18)的上部通过中部支撑销轴（13'）与固定在 倾斜平台（15)下面的下部轴承座（16)相较接，安装在倾斜平台（15)上的倾斜轴步进电机 (10)和倾斜轴蜗轮蜗杆减速器（11)带动倾斜丝杆轴做转动，倾斜丝杆轴做通过上下 轴承座巧、9')安装在倾斜平台（15)上，在倾斜平台（15)上面安装有对上部支撑平台（7) 起限位作用的限位开关（14)，上部支撑平台（7)的下部通过穿通孔（28)与倾斜丝杆轴巧） 固定连接，倾斜丝杆轴（8)的下端安装有编码器（25)，上部蜗轮蜗杆减速器（5)和上部步进 电机（6)安装在上部支撑平台（7)上，光伏组件支架（3)固定在上部蜗轮蜗杆减速器巧） 和上部步进电机（6)带动的上部丝杆轴（4)上，光伏组件（1)安装在光伏组件支架（3)上， 在光伏组件（1)的四角处分别安装有第一、第二、第S、第四光敏传感器（2、2'、2"、2"'）； 本发明特征在于对上述结构的控制方法是： 首先通过调节移动轴承座（23)在滑动轨道（22)内的位置确定摆动支杆（17)与地平 面的夹角为0 = 4, 4是当地维度，判断某一天是一年中的第n天，n为正整数，根据式 (1)计算出太阳赤绅角S，则光伏组件支架做与地面的倾角aS可由式似得到，式（2) 中的正负号取春夏为正，秋冬为负，太阳方位角丫,可由式（3)得到：
其中《是太阳时角，中午12点为0°，上午为负，下午为正，每小时的时角为15° ; 由于地球围绕太阳的运行轨道是楠圆形轨道，因此真太阳时角与太阳时角《间存 在误差。真太阳时角《乃由式（4)、（5)、做计算得到，然后将式做中的太阳时角《用 真太阳时角代替： E= 9. 87sin2B-7. 53cosB-1. 5sinB(5) (6) (4) 其中由式（7)得到时钟时间t，t= 12点时《 = 0，L为当地的经度，L,为当地标准时 间所在地的经度，由于我国位于东半球，所W式（4)中的正负号应取正号，则真太阳时间t, 可由式做得到：
每天的日出和日落的方位角可由式（9)得到，其中日出方位角日落方