一种光伏自动跟踪集散控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光伏自动跟踪集散控制系统，包括数据服务器、跟踪控制系统、跟踪执行系统，与数据服务器相连的跟踪控制系统还连接着环境数据传感器，跟踪控制系统通过由无线发射模块以及无线接收模块构成的无线数据传输单元连接着至少一个跟踪执行系统，该跟踪执行系统为自跟踪闭环控制结构，其中的微控制器通过增压模块连接着控制光伏单元运动的驱动装置，安装在驱动装置上的倾角传感器通过A/D单元与微控制器相连；微控制器通过增压模块驱使驱动装置转动，倾角传感器将采集的驱动装置状态信号回传给微控制器完成自跟踪功能。
【专利说明】
一种光伏自动跟踪集散控制系统
技术领域
[0001 ]本实用新型属于光伏自动跟踪控制领域，涉及一种光伏自动跟踪集散控制系统。
【背景技术】
[0002]目前光伏自动跟踪技术日趋成熟，通过跟踪太阳的运行轨迹，提高光伏电池板单位面积的光通量，来提高发电量。针对以跟踪太阳轨迹来获取最大发电量的控制跟踪技术，在兆瓦级电站的应用，以开环控制为主。现有的自动跟踪控制系统一般包括人机、控制器、总控箱、分控箱、驱动板、驱动装置。人机与控制器相连接，控制器输出端与总控箱输入端连接，总控箱输出端与若干分控箱输入端连接，分控箱输出端与驱动板输入端连接，驱动板的输出端与驱动装置的输入端相连接。其工作原理是:人机进行调校和数据修改，控制器根据当地地理坐标，计算出当地相对的太阳运行轨迹参数，将太阳轨迹变化参数转化为驱动装置单位时间内的运行时数，将计算出的时数，通过电位信号或者脉冲宽度将时间信号传递给总控箱，总控箱将信号增压，分别传输给分控箱，分控箱经过信号二次增压将电压信号输送给每一台具体的驱动板，驱动板直接控制驱动装置的启停转向。
[0003]传统的光伏集中控制系统，属于开环控制系统，每台具体的跟踪装置的状态得不到有效的监控，由一台工控机同时控制兆瓦级以上的电站，前期施工线路繁多，为后期维护带来诸多不便。当控制器故障就会引起整个自动跟踪电站停机或者失向。目前在已投入的自动跟踪光伏电站，由于常年周期性运转，驱动减速机失效的故障时有发生，以传统的开环控制方法，不能从根本上解决跟踪失向的故障。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种光伏自动跟踪集散控制系统，能够解决现有光伏自动跟踪开环控制系统跟踪精度低、故障率高的问题。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的，一种光伏自动跟踪集散控制系统，包括数据服务器、跟踪控制系统、跟踪执行系统，与数据服务器相连的跟踪控制系统还连接着环境数据传感器，跟踪控制系统通过由无线发射模块以及无线接收模块构成的无线数据传输单元连接着至少一个跟踪执行系统，该跟踪执行系统为自跟踪闭环控制结构，其中的微控制器通过增压模块连接着控制光伏单元运动的驱动装置，安装在驱动装置上的倾角传感器通过A/D单元与微控制器相连;微控制器通过增压模块驱使驱动装置转动，倾角传感器将采集的驱动装置状态信号回传给微控制器完成自跟踪功能。
[0006]所述的环境数据传感器为风速传感器以及雨雪传感器。
[0007]该系统中的服务器用于监控采集具体的每台跟踪装置的运行状态，与跟踪控制系统实现数据通讯;环境数据传感器用于检测外部环境数据，将采集到的数据传输给跟踪控制系统;跟踪控制系统，主要用于外部数据采集和内部数据、逻辑运算，并将运算结果以无线的方式传输给跟踪执行系统;跟踪执行系统，用于数据采集和逻辑运算，将结果逻辑信号转换成电位信号，输入到对应的跟踪装置。
[0008]本实用新型工作时，首先由跟踪控制系统进行日轨计算，将得出的数据传输给跟踪执行系统，跟踪执行系统通过外部检测装置获取的数据，与接收到的跟踪控制系统所传送的数据进行比对，依据比对结果，进行选择性的输出电位信号，控制驱动装置，直到跟踪控制系统所传输的数据与跟踪执行系统所采集的数据匹配;跟踪执行系统在单位时间内未收到跟踪控制系统所传输的数据，自动启动自跟踪模式，直到再次接收到跟踪控制系统的数据信号。
[0009]本实用新型的光伏自动跟踪集散控制系统，在实际控制过程中以跟踪控制系统为主，跟踪执行系统为辅，跟踪控制系统主要进行大量的数据运算和数据传输工作，将运算得出的数据以无线通讯方式，传送给底层的若干跟踪执行系统，跟踪执行系统通过检测装置所获取的状态数据与跟踪控制系统传送的数据进行比对，将得出的结果转换为电位信号输出，直接或间接控制驱动装置，与驱动装置相连的检测光伏设备运行状态的倾角传感器将检测到的工作状态信号传递给微控制器，直到跟踪执行系统所采集的驱动装置的运行状态数据与跟踪控制系统所传送的数据相匹配。当跟踪控制系统故障，在单位时间内未给底层跟踪执行系统传输数据，则跟踪执行系统会启动自跟踪模式，继续实现跟踪功能。
[0010]本实用新型的光伏自动跟踪集散控制系统与现有的集中控制系统相比较有以下优点:
[0011]1、传统的兆瓦级自动跟踪电站，以开环控制为主，每台跟踪装置的具体状态得不到反馈，针对太阳轨迹实为盲跟，跟踪装置在运行过程中是否接收到上位机的信号，或者，是否完成上位机的指令，不得而知。光伏电站主要建设在荒漠戈壁地貌，四壁空旷，常年风沙，使得以机械传动的驱动机构，在这种工作环境中磨损严重，导致减速机失效，使得传统以开环控制为主的自动跟踪集中控制的光伏电站处于失控状态，因为传统的控制是将实际的太阳变化的轨迹数据，转换成驱动电机可工作的单位时间，当减速机失效后，这种控制方法就失去了跟踪的目的，本光伏自动跟踪集散控制系统为闭环控制系统，是通过跟踪控制系统直接给底层若干跟踪执行系统发送数据，来驱动跟踪装置运行，检测装置实时检测跟踪装置的运行状态，直到检测装置的检测数据与跟踪控制系统传输的数据相匹配，及完成一个动作执行周期，减速机效率降低的问题对该控制系统没有影响，仅影响动作执行周期时长。
[0012]2、传统的兆瓦级自动跟踪电站，以开环控制为主，没有完整的后台监控系统，大面积的光伏自动跟踪电站的点检，基本靠人员定期现场排查，给维护环节增添不少工作量，直接影响维护效率。而实用新型的新系统属于完整的闭环数据架构，可通过用户端实时监控现场每个单元的运行状态，及时已报警形式提醒用户进行消项，减少了中间点检流程，有效提高维护效率。
[0013]3、传统的兆瓦级自动跟踪电站，仅以集中控制为控制策略，通过单台控制器直接控制若干跟踪装置，工作中会出现控制器故障或控制信号衰减等问题，使得大面积的跟踪装置停机或者失向，直接影响到整个片区的发电效率。而本实用新型的光伏自动跟踪集散控制系统为集中控制与独立控制相结合的控制方略，当具备集中控制的跟踪控制系统故障时，底层具备独立控制的跟踪执行系统开启自跟踪模式，继续实现跟踪的目的。
[0014]本实用新型的光伏自动跟踪集散控制系统，跟踪控制系统与跟踪执行系统的通讯方式以无线通讯为主，采用无线组网技术实现大规模控制的目的，彻底解决以往自动跟踪光伏电站线路繁多，后期维护麻烦的问题，通过底层光伏执行系统闭环控制功能和自跟踪功能，彻底解决传统的开环控制系统存在的缺陷，大大降低整个系统的故障率，通过服务器可检测到故障点，有效准确的反应故障位置，提高维护检修效率。
【附图说明】
[0015]下面将结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
[0016]图1是本实用新型的自动跟踪系统控制原理图。
[0017]图2是本实用新型的控制逻辑图。
【具体实施方式】
[0018]一种光伏自动跟踪集散控制系统，如图1所示，包括数据服务器、跟踪控制系统、跟踪执行系统，与数据服务器相连的跟踪控制系统还连接着环境数据传感器，所述的环境数据传感器为风速传感器以及雨雪传感器。跟踪控制系统通过由无线发射模块以及无线接收模块构成的无线数据传输单元连接着至少一个跟踪执行系统，该跟踪执行系统为自跟踪闭环控制结构，其中的微控制器通过增压模块连接着控制光伏单元运动的驱动装置，安装在驱动装置上的倾角传感器通过A/D单元与微控制器相连。由于有微控制器的存在，这样无论跟踪控制系统是不是能够正常发送控制信号，微控制器都能继续通过增压模块驱使驱动装置转动，倾角传感器将采集的驱动装置状态信号回传给微控制器从而独立地完成自跟踪功能。该系统既能够进行集中控制，又能够分散地进行单独运行，彻底解决传统的开环控制系统存在的缺陷，大大降低整个系统的故障率，通过服务器可检测到故障点，有效准确的反应故障位置，提高维护检修效率。该系统中所用的控制软件诸如数据的无线发送、接收等均为现有技术。
[0019]光伏自动跟踪集散控制系统，主要应用于光伏自动跟踪控制领域，在精确的控制过程中，可以有效的提高光伏电池板的发电量，使光伏电池板的发电量最大化，增加了用户收益。系统主要由客户端人机界面、数据服务器、跟踪控制系统和跟踪执行系统组成，跟踪控制系统通过数据总线将数据传输给数据服务器、人机可随时访问数据服务器，进行实时监控与历史访问。
[0020]自动跟踪控制系统通过检测模块针对气候变化进行实时监控，当遇到恶劣天气时，跟踪控制系统通过数据分析比对，当检测值大于设定的常量K时，跟踪控制系统将进入保护状态，并给底层跟踪执行系统发送数据，经跟踪执行系统接收分析后，启动保护功能。
[0021]跟踪控制系统可计算出当地的太阳运行轨迹，将日轨变化轨迹转化为太阳高度角与方位角的两种数据表达式，经当地的地理、时间参数作为约束，可精确计算出当地的太阳运行轨迹。
[0022]跟踪控制系统在确保跟踪精度的前提下，周期性计算出太阳轨迹的变化参数，并将得到的数据进行转换，传送给底层的跟踪执行系统。
[0023]跟踪执行系统是由基于单片机的微控制器实现简单的数据分析与逻辑运算，跟踪执行系统为闭环控制系统，在工作过程中，当跟踪执行系统接收到跟踪控制系统的数据后，及时读取检测装置获取的数据，进行数据运算，将结果以电位信号输出，直接或间接控制驱动装置(跟踪装置)的启停转向，直到检测装置监测的数据与跟踪控制系统传输的数据相匹配。
[0024]光伏自动跟踪集散控制系统有三种工作模式，跟踪模式、保护模式、待机模式和自跟踪模式。
[0025]系统白天默认在跟踪模式下，通过跟踪控制系统实时控制、采集底层跟踪执行系统数据，及时将数据传送给服务器，供用户调用查看。
[0026]保护模式，当检测模块采集到的外部数据(大风、大雪、雨水)等特定天气时，经跟踪控制系统对比判断，进入保护模式，及时将应对特定天气条件的程序调用，将数据传输给跟踪执行系统，经跟踪执行系统数据处理、逻辑判断后，及时调整跟踪装置的姿态，降低运行风险。
[0027]待机模式，主要由内部时钟驱动，通过公式计算出当地日出日落时间，当内部时钟到达对应日落时间时，跟踪控制程序进入待机模式，同时给底层跟踪执行系统传送数据，使跟踪装置及时调整夜间保护姿态。当内部时钟达到日出时间，待机模式自动跳转为跟踪模式。
[0028]自跟踪模式，在光伏自动跟踪集散控制系统运行过程中，当跟踪执行系统每次接收完跟踪控制系统发送数据后，触发内部计时器，当计时器tbP+At时，即计时器的值t1大于跟踪控制系统信号输出周期t2+At时，跟踪执行系统启动自跟踪模式，当下次接收到跟踪控制系统所传输的数据后，就会进入新一轮的计时，并及时跳出自跟踪模式，进入集中控制模式，并以指示灯形式提示维护人员。
【主权项】
1.一种光伏自动跟踪集散控制系统，包括数据服务器、跟踪控制系统、跟踪执行系统，与数据服务器相连的跟踪控制系统还连接着环境数据传感器，跟踪控制系统通过由无线发射模块以及无线接收模块构成的无线数据传输单元连接着至少一个跟踪执行系统，其特征是:该跟踪执行系统为自跟踪闭环控制结构，其中的微控制器通过增压模块连接着控制光伏单元运动的驱动装置，安装在驱动装置上的倾角传感器通过A/D单元与微控制器相连;微控制器通过增压模块驱使驱动装置转动，倾角传感器将采集的驱动装置状态信号回传给微控制器完成自跟踪功能。2.根据权利要求1所述的光伏自动跟踪集散控制系统，其特征是:所述的环境数据传感器为风速传感器以及雨雪传感器。
【文档编号】G05D3/20GK205670263SQ201620258651
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】李强, 修强, 林闽
【申请人】新疆太阳能科技开发公司