[发明专利]一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法

说明书

一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。解决了现有太阳能跟踪系统跟踪精度低的问题。它包括对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理；检测太阳的方位角和俯仰角，检测跟踪装置的方位角和俯仰角；计算方位角误差、俯仰角误差；分别求解变域空间中方位角误差变量、俯仰角误差变量、方位角误差变化变量、俯仰角误差变化变量；计算四个变量的变化因子；计算四个变量的变域空间的变域范围；确定新变域空间中四个变量的表达式；对新变域空间的方位角和俯仰角的控制规则进行自适应调控；计算新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量；控制电机转动相应的转角。本发明的有益效果，能进一步提高太阳能系统的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能跟踪控制技术领域，具体涉及一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。

背景技术

随着社会的发展，节能减排已成为人们所关注的问题，太阳能作为一种新兴的绿色能源，正得到迅速发展与应用，尤其是在无电力设施或电力线难以到达的偏远地区，利用太阳能发电就显得极为重要。

由于太阳相对地球的运动，导致照射到固定的光伏电池板上的太阳光每天在不同的时刻或每年不同的时间具有不同的入射角。此种入射光线会降低太阳能电池板的收集效率及减少太阳能电池板产生的电量。由于收集的太阳能量与余弦角成正比，即太阳光的入射角与太阳能电池板的垂直表面之间的夹角，此效果所导致的损失即为熟知的余弦损失。由于太阳的光照方向和强度随时间不断变化，会影响太阳能的接收效率，太阳跟踪是指在太阳照射过程中受光面跟太阳光线始终趋于垂直，以在有限的使用面积内收集更多的太阳能，太阳跟踪是太阳能中一种提高转换效率的有效手段。采用太阳能跟踪装置，能使太阳能的接收率提高37.7％。由此可见，太阳跟踪系统可使太阳能的接收效率大大提高，从而提高太阳能的光伏发电效率。

太阳能跟踪装置通常是一种自动化设备，其跟踪太阳精度是影响能量转化效率的一个重要因素。根据跟踪装置的机械特性，可以将跟踪装置分为单轴跟踪装置和二轴跟踪装置。由于单轴跟踪装置一般只能实现一个方向的太阳跟踪，而不能同时对太阳的东西和南北方向的角度变化进行自动跟踪，导致太阳能板吸收太阳光效率较低。二轴跟踪装置可以保证太阳能板在一年四季高精度的跟踪太阳光运动，获得较高的能量转化效率。

传统的太阳能自动跟踪装置及方法的光电传感器大多采用传统的结构，探测范围小，容易出现跟踪丢失和误操作，跟踪控制系统根据光线的投影计算太阳角度的偏差，角度误差大，跟踪精度低，不能很好地满足太阳能跟踪控制系统的精度要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。

本发明的技术方案是：一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其步骤如下：

(1)对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理，设置太阳光检测装置的检测周期T₁、太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置的采样周期T₂、太阳能自动跟踪控制周期T₃，三者之间满足T₁＝T₂，T₃＝nT₁，且n为大于或等于1的整数；

(2)根据太阳光检测装置得到当前位置和当前时刻太阳的方位角和俯仰角，根据太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置，分别得到太阳能自动跟踪装置的实际方位角和实际俯仰角；

(3)计算第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差和误差变化、计算第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差和误差变化；

(4)分别求解变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量；