[发明专利]一种大规模光伏板组协调跟踪控制系统

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

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；

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；

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。

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；

所述视日运动轨迹跟踪方式通过GPS模块获取本地的经纬度信息，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。

进一步，所述光强检测模块设有两个下限阈值I1和I2(I1<I2)；当光强小于I1时，系统停止跟踪；当光强大于I1小于I2时，使用视日运动轨迹跟踪方式；当光强大于I2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。

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。

进一步，所述多智能体的领导节点为一个或者多个。

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。

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。

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。