基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法_2

文档序号:9199903阅读:来源:国知局
到当天的日出方位角 和日落方位角ω ss,进而由公式(13)和(14)得到当天的日出时刻tjP日落时刻tss;
[0036] 步骤四、根据时钟时间由公式(11)计算真太阳时间tz,判断真太阳时间t z是否大 于等于日出时刻,是,执行步骤五;否,返回步骤四;
[0037] 步骤五、根据第一、第二、第三、第四光敏传感器判断是否阴天,是,返回步骤五; 否,执行步骤六;
[0038] 步骤六、判断是否碰到了第一、第二、第三限位开关18、18'、18",是,结构停止,否, 执行步骤七;
[0039] 步骤七、根据真太阳时间由公式(6)计算出太阳方位角Ys,根据△调整摆动支杆 11与地面的倾角as和结构的太阳方位角γ s,执行步骤八;
[0040] 步骤八、比较R2、R2,、R2,,、R 2,,,,判断R2= R 2, = R 2,,= R2,,,,是,保持摆动支杆11与地 面的倾角a s和结构的太阳方位角γ s,执行步骤十三;否,执行步骤九;
[0041] 步骤九、判断R2# R2,辛R2,,辛R2,,,,是,根据Δ,依次调整摆动支杆11与地面的倾 角a s使得R 2= R 2,,、R2, = R 2,,,,然后结合编码器22的角度信号S,调整结构的太阳方位角 γ s,使得R2= R2,、馬,,=馬,,,,执行步骤十三;否,执行步骤十;
[0042] 步骤十、判断是否R2= R2,辛R2,,= R2,,,,是,根据Δ调整摆动支杆11与地面的倾 角a浪得R 2= R2, = R r =馬,,,,执行步骤十三;否,执行步骤^^一 ;
[0043] 步骤^^一、判断是否R2= R2,,辛R2, = R2,,,,是,结合编码器22的角度信号S,根据Δ 调整结构的太阳方位角Ys,使得R2= Ry= Rr=馬,,,,执行步骤十三;否,执行步骤十二;
[0044] 步骤十二、寻找最小阻值Rmin,根据Δ调整摆动支杆11与地面的倾角a 3使得R2=R2,,、R2, = R 2,,,,然后结合编码器22的角度信号S,调整结构的太阳方位角γ s,使得R2 = R2, = R 2,,= R2,,,,执行步骤十三
[0045] 步骤十三、判断运行间隔时间At是否结束,是,执行步骤十四;否,等待行间隔时 间At结束,返回步骤十三;
[0046] 步骤十四、判断真太阳时间%是否大于等于日落时刻,是,结构停止,否,返回执行 步骤五;
[0047] 本发明与现有技术相比,具有以下优点和积极效果:①与现有技术比较,由于控制 方法中的结构采用了极轴坐标结构,可以减少结构在极轴方向的运行次数,延长了结构寿 命;②由于在结构上安装了四个光敏传感器和编码器,提高了结构的跟踪精度;③控制方 法中采用了部分遮蔽的跟踪控制方法,提高了结构在部分遮敝情况下的输出功率;④结构 简单、控制方便、成本低廉、性价比高。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明结构示意图;
[0049] 图2为本发明控制方法流程图;
[0050] 图3为本发明智能控制法与传统计算太阳位置跟踪法输出对比图;
[0051] 图中:1 一光伏组件,2、2'、2"、2"'一第一、第二、第三、第四光敏传感器,3、3'一上 下轴承座,4一倾斜丝杆轴,5-上郃步进电机,6-上郃蜗轮蜗杆减速器,7-倾斜平台,8- 下部轴承座,9一固定座,10、10'、10"一上、左、右支撑销轴,11 一摆动支杆,12-下部步进电 机,13-下郃蜗轮蜗杆减速器,14一固定轴承座,15、15' 一通孔,16-移动支座,17-底郃丝 杆车由,18、18'、18" 一第一、第二、第二限位开关,19-底座,20-下郃支座,21-螺母,22-编 码器。
【具体实施方式】
[0052] 如图1所示为本实施例的结构示意图,选取上部步进电机5和下部步进电机12的 额定功率为200W,额定电压为50V,额定电流为4A,结构上安装的光伏组件最大输出功率为 1000W,齿数比为50 :1 ;选定光敏电阻为CdS光敏电阻。
[0053] 以上海2013年9月22日下午15点为例,控制方法步骤为⑴设定的最小运行 角度Λ = 0. Γ和每次运行间隔时间At = 5分钟,当地经度和炜度分别为121. 48°和 31. 2°,当地标准时间所在地的经度(即北京的经度)为116. 4°,确定摆动支杆11与地平 面的夹角为θ = Φ = 31.2°,摆动支杆11长度为A = 0.5米,移动支座16与固定轴承座 14间的平均距离为B = 0.259米,采样编码器22的角度信号S为0°,执行步骤(2) ; (2) 确定9月22日为一年中的第266天,由公式(2)计算的太阳赤炜角为δ =-〇. 8966°,执 行步骤⑶;(3)根据太阳赤炜角δ = -〇. 8966°和当地维度Φ = 31. 2°,由公式⑶得 到摆动支杆11与地面的倾角a s= 32. 0966°,由公式(5)得到移动支座16的移动距离 应为ΛΒ = Β-Β' = 0.0067米,由公式(12)得到9月22日的日出和日落时角分别为 =-89. 5°和Qss= 89. 5°,由公式(13)和(14)得到日出时刻和日落时刻分别为t α = 6. 03和tss= 17. 97小时,执行步骤⑷;(4)由公式(11)计算的真太阳时间为t z= 14. 72 小时,大于日出时刻,执行步骤(5) ; (5)没有阴天,执行步骤(6) ; (6)没有碰到第一、第二、 第三限位开关18、18'、18",执行步骤(7) ; (7)由公式(6)计算出太阳方位角Ys= 58.2°, 调整摆动支杆11与地面的倾角a s= 32. 0966°和结构的太阳方位角γ s= 58. 2°,执行步 骤⑶;(8)比较第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2"、2"'的电阻值R2、R2,、R 2,,、R2,,,, 判断R2= R 2,= R2,,= R2,,,,不成立,执行步骤(9) ; (9)判断第一、第二、第三、第四光敏传感 器2、2'、2"、2"'的电阻值馬辛1?2,辛1?2"辛1?2",,不成立,执行步骤(10);(10)判断第一、第 二、第三、第四光敏传感器2、2'、2"、2"'的电阻值馬=R2,乒R2,,= R2,,,,成立,调整摆动支 杆11与地面的倾角a s= 32. 12°,使得R9= Rltl= R11= R12,执行步骤(13) ; (13)运行间 隔时间At已结束,执行步骤(14) ;(14)判断真太阳时间%小于日落时刻,返回执行步骤 (5)。
[0054] 其运行结果与传统计算太阳位置跟踪法比较如图3所示。
[0055] 可见本发明在一天中的任意时刻达到基于极轴坐标的光伏发电双轴跟踪结构的 跟踪精度,且减少结构在极轴方向的运行次数,延长了结构寿命,有效克服太阳被部分遮敝 的影响,提高结构上安装的光伏发电结构的输出功率。
【主权项】
1. 一种基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法,基于极轴的光伏发电双轴跟踪 结构包括有光伏组件(1)、第一、第二、第三、第四光敏传感器(2、2'、2"、2"')、倾斜丝杆轴 (4)、上部步进电机(5)、上部蜗轮蜗杆减速器(6)、倾斜平台(7)、摆动支杆(11)、下部步进 电机(12)、下部蜗轮蜗杆减速器(13)、固定轴承座(14)、移动支座(16)、底部丝杆轴(17)、 底座(19)、下部支座(20):其结构是下部支座(20)下部固定在底座(19)上,其上部通过右 支撑销轴(10")与固定在倾斜平台(7)下面的下部轴承座(8)相铰接,摆动支杆(11)下 端通过左支撑销轴(10')与移动支座(16)相铰接,摆动支杆(11)上端通过上部支撑销轴 (10)与固定在倾斜平台(7)下面的固定座(9)相铰接,由下部步进电机(12)和下部蜗轮蜗 杆减速器(13)带动的底部丝杆轴(17)转动并带动移动支座(16)移动,底部丝杆轴(17) 的右端与固定在底座(19)上的固定轴承座(14)相铰接,在下部步进电机(12)、下部蜗轮 蜗杆减速器(13)及固定轴承座(14)内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关(18、18'、 18"),由上部步进电机(5)和上部蜗轮蜗杆减速器(6)带动的倾斜丝杆轴(4)通过上下轴 承座(3、3')安装在倾斜平台(7)上面,倾斜丝杆轴(4)上端与光伏组件(1)连接,倾斜丝 杆轴(4
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