一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能是一種取之不盡用之不竭、無污染的新型能源，但太陽能同時又有其局限 性，比如空間分布不斷變化、間歇性、低密度等，因此對其收集和利用提出了很高的要求。為 了提高對太陽能的利用率，主要從兩方面入手：一是提高太陽能接收裝置的能量轉(zhuǎn)換率； 二是提高對太陽能的接收率。
[0003] 由于太陽每時每刻都在運動著，要提高接收裝置對太陽能的接收率，必須使接收 裝置自動跟蹤太陽的運動軌跡。在跟蹤方式方面，主要有兩種方式，即視日運動軌跡跟蹤和 光電跟蹤方式；而在跟蹤裝置方面，又主要有單軸跟蹤和雙軸跟蹤。
[0004] 目前有許多跟蹤方案已申請了專利，這些專利或是改善了光傳感器的裝置，使得 對于追光更加容易；或是改善了機械傳動機構(gòu)，使得機械結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的可靠 性；或是采用了不同的跟蹤方式，使得對于太陽的跟蹤更為準確，更為方便。
[0005] 但這些技術(shù)方案都只是針對一組光伏組件而言的，若實際光伏發(fā)電系統(tǒng)中的大量 光伏組件跟蹤問題時，只是將此技術(shù)進行移植，所有的光伏組件采用的是同樣的跟蹤方案。 但這明顯有一個不足，即每個光伏組件采用的傳感方式、控制方式、跟蹤方式都是相同的， 這就造成了系統(tǒng)整體的復雜程度與成本的增加，同時也導致后期的維護費用也相應(yīng)的增 加，從而降低了系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] 一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個光伏組件，多個光伏組 件包括多智能體的領(lǐng)導節(jié)點和多智能體的跟蹤節(jié)點，多智能體的領(lǐng)導節(jié)點和多智能體的跟 蹤節(jié)點組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)；
[0009] 所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點包括光伏組件、光強檢測模塊、光照方向檢測模塊、控制 器、驅(qū)動器接口、通信模塊、高度角電機和方位角電機；所述光伏組件用于接收太陽能；光 強檢測模塊和光照方向檢測模塊安裝在光伏組件平面上，用于采集光強和光照方向，將采 集的信號經(jīng)信號處理電路傳輸至控制器；所述控制器分析處理數(shù)據(jù)并發(fā)送控制信號至驅(qū)動 器接口，并經(jīng)通信模塊將太陽的位置信息傳輸至跟蹤節(jié)點；所述驅(qū)動器接口接收信號并控 制高度角電機和方位角電機，調(diào)整位置，多智能體的領(lǐng)導節(jié)點通過光電跟蹤方式實現(xiàn)對太 陽的跟蹤；
[0010] 所述多智能體的跟蹤節(jié)點包括光伏組件、控制器、驅(qū)動器接口、通信模塊、高度角 電機和方位角電機；所述通信模塊用于接收多智能體的領(lǐng)導節(jié)點傳輸?shù)奶栁恢眯畔⒑推?他鄰居跟蹤節(jié)點的信息，并將相關(guān)位置信息傳輸至鄰居跟蹤節(jié)點；所述控制器通過自身的 狀態(tài)信息和鄰居節(jié)點的信息經(jīng)分布式協(xié)調(diào)跟蹤算法計算相應(yīng)的太陽位置信息并發(fā)送控制 信號至驅(qū)動器接口，所述驅(qū)動器接口接收信號并控制高度角電機和方位角電機，調(diào)整位置， 進而實現(xiàn)對太陽的跟蹤。
[0011] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點還包括GPS定位模塊和時間模塊，多智能體的 領(lǐng)導節(jié)點通過視日運動軌跡跟蹤方式實現(xiàn)對太陽的跟蹤；
[0012] 所述視日運動軌跡跟蹤方式通過GPS模塊獲取本地的經(jīng)煒度信息，時間模塊獲取 當時當?shù)氐臅r間，通過計算獲取當時當?shù)氐奶柛叨冉呛头轿唤切畔?，再與光伏組件已經(jīng) 轉(zhuǎn)過的角度信息進行比較，獲取角度差信息，通過系統(tǒng)預設(shè)的程序驅(qū)動光伏組件到與太陽 光線垂直的位置，實現(xiàn)對太陽的跟蹤。
[0013] 進一步，所述光強檢測模塊設(shè)有兩個下限閾值II和12(11〈12);當光強小于II 時，系統(tǒng)停止跟蹤；當光強大于II小于12時，使用視日運動軌跡跟蹤方式；當光強大于12 時，使用光電跟蹤方式；多智能體的領(lǐng)導節(jié)點通過視日運動軌跡跟蹤與光電跟蹤相結(jié)合的 方式實現(xiàn)對太陽的跟蹤。
[0014] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點和多智能體的跟蹤節(jié)點設(shè)置有開始位置開關(guān)和 結(jié)束位置開關(guān)，當跟蹤裝置觸碰到結(jié)束位置開關(guān)時，使跟蹤裝置回到起始開關(guān)位置處。
[0015] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點為一個或者多個。
[0016] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點采用雙軸跟蹤方式，實現(xiàn)對太陽的跟蹤。
[0017] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點和多智能體的跟蹤節(jié)點的通信模塊為無線通信 模塊。
[0018] 進一步，所述多智能體的領(lǐng)導節(jié)點與多智能體的跟蹤節(jié)點之間的通信方式為單向 無線通信；所述多智能體的跟蹤節(jié)點與多智能體的跟蹤節(jié)點之間的通信方式為雙向無線通 信。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)， 采用雙軸跟蹤方式，實現(xiàn)對太陽的全天候跟蹤，與固定式的裝置相比，發(fā)電效率提高了30% 左右；采用基于多智能體模型的分布式跟蹤控制策略，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，復雜度降低，提高 了系統(tǒng)的使用壽命，以及降低后期的維護困難；采用設(shè)置位置開關(guān)、設(shè)置光強的下限閾值， 提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述，其中：
[0021] 圖1為光伏組件群跟蹤示意圖；
[0022] 圖2為光伏組件群網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0023] 圖3為領(lǐng)導節(jié)點的硬件模塊；
[0024] 圖4為跟蹤節(jié)點的硬件模塊；
[0025] 圖5為領(lǐng)導節(jié)點的硬件設(shè)計；
[0026] 圖6為跟蹤節(jié)點硬件設(shè)計；
[0027] 圖7為領(lǐng)導節(jié)點軟件設(shè)計主流程圖；
[0028] 圖8為跟蹤節(jié)點的軟件設(shè)計主流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0030] 本發(fā)明提供的一種大規(guī)模光伏板組協(xié)調(diào)跟蹤控制系統(tǒng)采用視日運動軌跡跟蹤與 光電跟蹤相結(jié)合的方法來實現(xiàn)對太陽光線的跟蹤。在光伏組件的表面上安裝光強檢測傳感 器，當光強達到預設(shè)值時，跟蹤系統(tǒng)進入光電跟蹤方式，當光強低于預設(shè)值時進入系統(tǒng)預設(shè) 的程序跟蹤方式。
[0031] 光電跟蹤方式：在光伏組件的表面安裝四象限光敏電阻，利用四象限光敏電阻作 為傳感器，將光伏組件與太陽光的位置信號轉(zhuǎn)化為電信號，再將電信號進行處理后送入控 制器，通過控制器的輸出端送入驅(qū)動芯片，進而驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對太陽的跟蹤。
[0032] 視日運動軌跡跟蹤方式：多智能體的領(lǐng)導節(jié)點還包括GPS定位模塊和時間模塊， 由GPS模塊獲取本地的經(jīng)煒度信息，由時間模塊獲取當時當?shù)氐臅r間，再通過計算獲取當 時當?shù)氐奶柛叨冉呛头轿唤切畔?，再與光伏組件已經(jīng)轉(zhuǎn)過的角度信息進行比較，獲取角 度差信息，通過系統(tǒng)預設(shè)的程序驅(qū)動光伏組件到與太陽光線垂直的位置。
[0033] 將上述跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模光伏板群中，若每個光伏組件都采用上述跟蹤方 案，理論上是可行的，但是這顯然增加了系統(tǒng)的成本，而且也增加了系統(tǒng)的復雜度，系統(tǒng)復 雜度的增加會導致初期投資、后期維護等費用相應(yīng)的增加。
[0034] 為了解決這個問題，本專利所述系統(tǒng)運用網(wǎng)