[发明专利]一种极轴光伏阵列发电单轴跟踪装置及其控制方法

说明书

一种极轴光伏阵列发电单轴跟踪装置及控制方法，属于太阳能发电领域，特征是纵向步进电机+蜗杆减速器及编码器组合体上安装的纵向丝杆轴上部安装横向步进电机+蜗杆减速器及编码器组合体，横向丝杆轴两端分别与横向步进电机+蜗杆减速器及编码器组合体和连接架连接，每个光伏组件下端分别与下端连接件相铰接，上端通过上端连接件分别与连接架相铰接；控制方法：(1)设定初值；(2)计算；(3)计算、B、；(4)计算，是，执行(5)，否，返回(4)；(5)天阴，是，返回（5），否，执行（6）；（6）根据调整，执行（7）；（7）达到，是，执行（8），否，执行（9）；（8）超过，是，装置复位，重调，否，执行（9）；（9），是，装置停止，否，返回(9)。

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种极轴光伏阵列发电单轴跟踪装置及其控制方法。

背景技术

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年欧盟联合研究中心预测，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％。现有的光伏发电单轴跟踪装置(以下简称为“装置”)大多是基于地平坐标系的跟踪方式，且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，导致装置跟踪效率差，光伏阵列发电输出效率降低；此外，基于地平坐标系的单轴跟踪方式由于要不断地跟踪太阳高度角或方位角，导致步进电机不断工作，降低了使用寿命，增加了维护量；同时由于装置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。因此研究提供一种极轴光伏阵列发电单轴跟踪装置及其控制方法是十分必要的。

发明内容

本发明目的是提供一种极轴光伏阵列发电单轴跟踪装置及其控制方法，可有效地提高光伏阵列发电效率，降低故障率。

本发明是这样实现的：如图1所示，其特征是：包括有按照阵列排布的第一、第二、……第n光伏组件1’、1”……1ⁿ’、光伏组件的上端连接件2、连接架3、横向丝杆轴4、横向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体5、纵向丝杆轴6、纵向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体7、支撑座8、光伏组件的下端连接件9，其结构是：支撑座8固定在地基11上，其上部安装有纵向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体7，纵向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体7上面安装有纵向丝杆轴6，纵向丝杆轴6上部安装有横向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体5，横向丝杆轴4一端与横向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体5连接，另一端与连接架3连接，第一、第二、……第n光伏组件1’、1”……1ⁿ’下端分别与安装在地基11上的下端连接件9相铰接，上端通过上端连接件2分别与连接架3相铰接；第一、第二、……第n光伏组件1’、1”……1ⁿ’上面安装有光敏传感器10，纵向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体7带动纵向丝杆轴6转动并带动横向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体5纵向移动，横向步进电机与蜗轮蜗杆减速器件组合体5带动横向丝杆轴4转动并带动连接架3横向移动，其中，横向丝杆轴4和横向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体5水平安装，纵向丝杆轴6和纵向步进电机+蜗轮蜗杆减速器及编码器组合体7垂直安装。上述装置的控制方法是：

设春秋分日，按照阵列排布的第一、第二、……第n个光伏组件1’、1”……1ⁿ与地面夹角等于θ＝φ，φ是当地维度。设按照阵列排布的第一、第二、……第n个光伏组件1’、1”……1ⁿ长度为A，按照阵列排布的第一、第二、……第n个光伏组件1’、1”……1ⁿ顶端与底端的高度差为B，则A与B之间满足式(1)。