一种模块化光伏装置及其控制方法与流程

本发明涉及光伏发电，特别涉及一种模块化光伏装置及其控制方法。

背景技术：

1、随着光伏技术的不断发展进步，光伏项目工程化越来越成熟，目前光伏电站均为工程化项目，每一个项目需要根据实际情况进行单独设计、施工安装和调试；根据近些年工程实践经验，很多应用场景具有较高的相似性，比如水泥屋面、建筑外墙面、户外移动式光伏等，根据相似应用场景研发模块化的光伏装置，不仅可以实现通用化应用，也可以进行批量化安装，大幅减少现场的施工工作量和施工成本。

2、现有技术中光伏系统的自动跟踪采用光电传感器的光电跟踪技术，实现太阳光的自动跟踪，光电跟踪技术是使用光敏元件感受太阳光的方向角度，实时性较好，缺点是当光敏元件或是光透镜受到污染后就很难保证光电传感器的效果，还有可能引起误动作。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种模块化光伏装置及其控制方法。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种模块化光伏装置，所述装置包括：

3、底框组合体；

4、光伏组件组合体，与所述底框组合体连接；

5、驱动机构组合体，连接于所述底框组合体与所述光伏组件组合体之间；

6、一次电气系统组合体，与所述光伏组件组合体电连接，用于光伏发电；

7、二次电气系统组合体，与所述驱动机构组合体电连接，

8、所述光伏组件组合体通过所述底框组合体与安装位置连接，所述二次电气系统组合体对外界环境进行感知和信息采集，通过时控跟踪和光电跟踪双重结合，以时间轴为基础结合天气气象数据进行优化，给出精确的控制指令，从而控制所述驱动机构组合体调节所述光伏组件组合体的倾斜角度，提高太阳光利用率。

9、进一步地，所述底框组合体包括：底框型材框架；

10、所述底框型材框架通过连接件与安装位置连接；

11、所述光伏组件组合体包括：光伏组件支撑框架，所述光伏组件支撑框架内部安装有光伏组件；

12、所述光伏组件支撑框架与所述底框型材框架远离外界的一侧连接。

13、进一步地，所述一次电气系统组合体包括：逆变器；

14、所述逆变器的直流接线端子与光伏组件的光伏组件接头电连接，所述逆变器的电源线与外界电网接线连接。

15、进一步地，所述驱动机构组合体包括第一铰链、第二铰链和第三铰链

16、所述第一铰链、第二铰链和第三铰链从上到下依次安装与所述底框型材框架内侧；

17、所述第一铰链上通过第一销轴连接有第二从动轴，所述第二从动轴上通过第六销轴连接有第一从动轴；

18、所述第二铰链上通过第二销轴连接有电动推杆电机，电动推杆伸缩杆和所述第一从动轴的端部通过第五销轴连接有第四铰链，所述第四铰链还与所述光伏组件支撑框架连接；

19、所述第三铰链上通过第三销轴连接有第三从动轴，所述第三从动轴的另一端通过第四销轴与所述第一从动轴连接。

20、进一步地，所述二次电气系统组合体包括：控制器、风速传感器、温湿度传感器、太阳总辐射传感器、雨雪传感器、电动推杆电机接头、太阳光跟踪传感器和安装于电动推杆伸缩杆上的单轴倾角传感器；

21、所述风速传感器、温湿度传感器、太阳总辐射传感器、雨雪传感器、单轴倾角传感器和太阳光跟踪传感器均与所述控制器电连接；所述电动推杆电机接头还与电动推杆电机电连接。

22、进一步地，所述二次电气系统组合体还包括：

23、单元供电模块，与所述控制器电连接，为所述控制器提供直流电源；

24、时钟电路模块，与所述控制器电连接，用于提供基准时间，实现所述装置按照预定时间按时开启和关闭；

25、串口转网口模块：与所述控制器和远程终端电连接，用于远程控制所述装置；

26、驱动机构模块：与所述控制器和所述电动推杆电机接头电连接，用于将数字信号经da转换和变压处理，为所述电动推杆电机提供电压和电流，驱动电动推杆动作。

27、另一方面，提供了一种所述模块化光伏装置的控制方法，所述方法包括：

28、将光伏组件组合体通过所述底框组合体与安装位置连接；

29、所述二次电气系统组合体对外界环境进行感知和信息采集，通过时控跟踪和光电跟踪双重结合，以时间轴为基础结合天气气象数据进行优化，给出精确的控制指令，控制所述驱动机构组合体调节所述光伏组件组合体的倾斜角度，实现智能跟踪；

30、所述光伏组件组合体与一次电气系统组合体电连接，进行光伏发电。

31、进一步地，所述实现智能跟踪具体包括：

32、s1：通过太阳光跟踪传感器获取当前太阳高度角，决策所述光伏组件组合体的最优角；

33、s2：通过风速传感器、温湿度传感器、太阳总辐射传感器和单轴倾角传感器获取风速数据、温湿度数据、太阳总辐射数据和电动推杆伸缩杆的倾角，决策驱动机构组合体是否动作及开合角度，将所述光伏组件组合体调整至最优角；

34、s3：通过雨雪传感器判断天气情况，实现恶劣天气所述光伏组件组合体自动复位保护。

35、进一步地，所述s1具体包括：

36、以所述装置的安装位置为坐标原点建立地平坐标系，计算太阳赤纬角：

37、δ＝0.006918-0.399912cosb+0.070257sinb-0.006758cos(2b)+0.000907sin(2b)-0.002679cos(3b)+0.00148sin(3b)(1)；

38、式(1)中，δ为太阳赤纬角，b＝(n-1)*360/365，n为年序日；

39、计算时角：ω＝(t-st)*15°(2)；

40、式(2)中，t为北京时间，st为当地真太阳时；

41、计算太阳高度角：

42、

43、式(3)中φ为太阳高度角，δ为太阳赤纬角，ω为时角，l为当地维度；

44、根据求得的太阳高度角与太阳光跟踪传感器采集的实际太阳高度角进行对比计算，

45、如果取值为光伏组件组合体的最优角，如果取值为光伏组件组合体的最优角；

46、所述s2具体包括：如果满足温度≥0°且湿度≤70％rh、风速＜8m/s和太阳总辐射数据≥200w/m2中的至少一个条件，则视为“动作”，

47、如果满足温度＜0°或湿度＞70％rh、风速＜8m/s和太阳总辐射数据＜200w/m2中的至少一个条件，则视为“复位”；

48、如果0°＜倾角＜30°，视为光伏组件组合体已处于“动作”状态，如果倾角≥所述s1中的最优角，则驱动机构组合体反向运动，将倾角调整至光伏组件组合体的最优角；

49、如果倾角＜所述s1中的最优角，则驱动机构组合体正向运动，将倾角调整至光伏组件组合体的最优角；

50、所述s3具体包括：若所述雨雪传感器判断天气下雨或者下雪，且在所述光伏组件组合体已处于“动作”状态下时，控制驱动机构组合体“复位”，保护所述光伏组件组合体。

51、进一步地，所述方法还包括：

52、通过时钟电路模块提供基准时间，在控制器中预先储存所述装置的开启和关闭时间；

53、或者通过串口转网口模块与远程终端连接，远程控制所述装置的开启和关闭。

54、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：首先，光伏组件组合体通过底框组合体与外界连接，二次电气系统组合体对外界环境进行感知和信息采集，判断天气情况，从而控制驱动机构组合体根据不同场地最佳倾角调节光伏组件组合体的倾斜角度，实现太阳光的自动跟踪，提高太阳光利用率，使得一次电气系统组合体和光伏组件组合体结合进行光伏发电。

55、其次，二次电气系统组合体包括：控制器、风速传感器、温湿度传感器、太阳总辐射传感器、雨雪传感器、太阳光跟踪传感器和单轴倾角传感器，通过太阳光跟踪传感器可以获取当前太阳高度角，从而获得光伏组件组合体的最优角，然后根据风速传感器、温湿度传感器、太阳总辐射传感器和单轴倾角传感器获取风速数据、温湿度数据、太阳总辐射数据和电动推杆伸缩杆的倾角进行计算，决策驱动机构组合体是否动作及开合角度，将光伏组件组合体调整至最优角，从而通过时控跟踪和光电跟踪双重结合进行控制，以时间轴为基础结合天气气象数据进行优化，给出精确的控制指令，提高了自动跟踪对于环境感知的精确度。

56、另外，控制器上还连接时钟电路模块和串口转网口模块，通过时钟电路模块提供基准时间，在控制器中预先储存该装置的自动开启和关闭时间，从而实现该装置自动按照预定时间按时开启和关闭动作；并且还可以通过串口转网口模块与远程终端连接，从而实现远程控制该装置的开启和关闭。