基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现

太阳跟踪系统在光伏发电系统中应用广泛,本文作者通过设计基于PLC控制技术的驱动系统,自动跟踪太阳光直射方向,提高光伏电池的运行效率。本设计以北京地区为例,充分利用地理和气象原理,通过自动控制技术设计太阳跟踪系统。该系统以PLC为控制器为核心控制器,通过利用PLC技术、变频调速技术、人机界面、工业网络等高新技术实施太阳跟踪,并具体论述了太阳跟踪系统的组成、原理、数学模型、应用经验等。     

光伏产业化跟踪系统与驱动方案的比较分析

太阳光线与光伏电板垂直时,光伏电板发电效率最高.设计光伏跟踪系统,能有效提高光伏电板发电效率.本文对现有的光伏跟踪系统进行对比研究,从经济性角度分析现有光伏跟踪系统可行性,为先伏产业化中跟踪系统选择提供参考.     

复合式太阳能跟踪控制器的设计

针对斜单轴太阳能跟踪系统单一跟踪方式跟踪精度低、存在跟踪累积误差、受天气影响大、稳定性差等问题,对太阳运动轨迹和光伏阵列跟踪轨迹建立了数学模型。提出了采用视日运动轨迹粗跟踪(此时误差2°内),然后通过二象限硅光电池光照传感器实现了精准跟踪(误差矫正到0.5°内的复合式跟踪方式);利用2.25 k W斜单轴跟踪装置,对所提复合式跟踪模型进行了验证和测试。研究结果表明:采用所提的复合式跟踪方式系统的跟踪误差在0.5°内,光伏阵列发电量比固定式光伏阵列发电量高26.2%,可以消除累计误差,克服天气影响,实现全天候可靠运行,对于提高光伏跟踪系统的跟踪精度和光伏电站发电量具有重要意义。     

基于DSP的新型太阳方位跟踪系统

为了提高太阳方位跟踪精度,降低光伏发电系统的成本,利用光伏电池旋转产生的短路电流是交变电流的这一特点,通过离散傅里叶变换（DFT）求解交变电流的初相位,计算太阳的高度角和方位角,实现了对太阳方位的自动跟踪。并依此方法设计出了一套基于数字信号处理器（DSP）的新型太阳方位跟踪系统。实验结果表明,该系统能实现太阳光大范围内检测,并迅速跟踪,可避免多块光敏元件的不一致性所带来的问题,有效地提高了跟踪系统的精确性,可望在太阳能光伏发电工程中得到应用。     

基于PLC光伏发电自动跟踪控制方法在酒泉应用

由于太阳位置随时间而变化,使光伏发电系统的太阳能电池阵列受光照强度不稳定,从而降低了光伏电池的效率,因此,设计太阳自动跟踪器是提高光伏发电系统工作效率的有效措施。该文针对已有的光伏跟踪控制方法的缺陷与不足,考虑到执行电机在转动时间内对太阳位置角度的变化与跟踪误差范围的预测与控制,提出了一种采用PLC的跟踪控制方法,并通过理论分析与Matlab/Simulink仿真结果验证了其可行性,具有很高的推广应用价值。     

基于凸轮的全自动太阳跟踪装置的设计

根据地球自转与公转的原理,设计了一种以凸轮为核心、无需程序控制的全自动太阳跟踪装置,可结合任何地点的纬度和时间进行太阳跟踪,该装置经济实用、安全可靠,大大降低了太阳跟踪装置的运行和维护费用,适合光伏电厂光伏阵列野外长期太阳跟踪的需求。     

聚光跟踪光伏光热一体机联动装置的研制

针对聚光器跟踪太阳的准确度对聚光效率影响很大,提出了一种太阳跟踪联动装置。采用两根电动推杆驱动聚光器的方位角传动轴和高度角联动架,实现了多个聚光单元同步跟踪太阳高度角和方位角的变化。经分析跟踪误差并经实验验证,该聚光器跟踪装置运行稳定、传动精度高,聚光效率提高了5%,降低了光伏发电的成本。     

太阳能跟踪器安装误差修正与离散跟踪

为了提高太阳跟踪器的跟踪精度和效率,提出了跟踪器的安装误差修正和离散时间点混合跟踪方式。首先,对双轴光伏跟踪系统的整体结构进行分析和设计。然后应用安装误差修正下太阳方位角和高度角的计算公式,对视日轨迹跟踪算法进行修正。针对太阳高度角和方位角变化规律,高度角跟踪采取视日轨迹跟踪,方位角跟踪采取光电和视日轨迹混合模式;跟踪时间点采取不均匀离散分布。通过实验验证,所提出的误差修正和离散采样方法,对提高光伏系统太阳能利用率有重要现实意义。     

追日式全自动光伏水泵系统的研制

采用全自动跟踪太阳机构,使光伏电池板始终与太阳光线垂直,可均衡光伏电池板发电功率,提高光伏电池板的发电量,进而提升发电效率;将二维追日光伏发电装置和小容量蓄电池及全自动控制电路巧妙结合,使光伏水泵不受太阳光照强度变化的影响,长时间以额定功率安全稳定运行,从而提高光伏水泵的出水量。经实测,研制的追日式全自动光伏水泵与同等功率固定式光伏水泵相比,其出水量可提高65%以上,综合性价比提高20%左右,整体性能明显优于固定式光伏水泵。     

阳光跟踪系统的硬件设计

为合理有效地利用太阳能,设计了一种基于单片机的太阳能阳光自动跟踪系统,跟踪装置采用三自由度机构,实现了对太阳高度角和方位角的实时跟踪,并着重分析了系统的硬件设计。实验表明,该系统能够实现对太阳的任意方向检测并迅速跟踪,系统性能稳定,可以用在阳光输送机和光伏发电中,提高了太阳能的利用率,可以实现各种天气状况下的太阳自动跟踪,精度高,具有广泛的应用前景。     

步进式双轴太阳跟踪运动控制方法的研究

太阳跟踪系统的运动控制是太阳跟踪技术的关键。提出一种步进式太阳跟踪控制方法,建立了步进式太阳跟踪理论控制算法,并通过理论仿真分析了不同运动控制参数对跟踪精度的影响。研究表明：该方法实际是以跟踪系统折线运行轨迹插补逼近太阳运行轨迹曲线,仿真结果证明了跟踪曲线与理论曲线能够很好地吻合,说明步进跟踪控制策略是可行的。该方法可以节省系统建造成本,降低系统自身能耗。     

一种新型并联太阳能跟踪机构研究

设计了一种新型的并联太阳能跟踪机构,分析了并联跟踪机构的运动特性,给出位置逆解。依据太阳方位分析了跟踪性能,给出了并联平台转角与太阳位置的关系,并分析了并联机构支链受力和驱动性能。该机构结构简单、刚度大、运动范围大、可有效承载大面积光伏板并实现高效跟踪。     

双轴太阳跟踪系统运动控制规律的研究

基于太阳位置计算模型,采用矢量分析方法,通过地平坐标系、时角坐标系、跟踪坐标系间的坐标变换,建立了太阳位置与时间、跟踪系统运动与太阳运行位置间的对应关系,并建立了视日运动轨迹跟踪方式——双轴太阳跟踪系统运动控制方程。对其运动特性进行了分析,在此理论分析基础上开发了双轴太阳跟踪控制系统程序,实现了双轴太阳跟踪系统的自动跟踪。     

复合传感器的高精度太阳跟踪系统设计与实现

针对现有太阳跟踪系统可靠性低,难以满足复杂环境工作的问题,提出了一种应用于复杂环境的高精度太阳跟踪系统,其采用风速、温度、湿度、阳光、限位和时间等传感器,通过信息融合和可靠性设计准则增强了系统的可靠性和鲁棒性;此外,在现有阳光传感器的基础上,设计出一种改进型阳光传感器,消除了现有阳光传感器的不足,提升了太阳跟踪精度。通过在某聚光光伏发电系统中的应用表明,设计的系统跟踪精度优于0.2°,连续工作27 d内未发生故障,表现出良好的鲁棒性、可靠性和一定的智能性。     

万向节式太阳跟踪方法及跟踪装置

为了提高光伏发电系统的太阳方位跟踪精度,降低太阳方位跟踪装置的制造成本,提出了一种新的太阳跟踪方法及跟踪装置。该方法通过将太阳方位角及高度角的参数进行换算,得到与之对应的两个驱动转角参数,根据这新的参数驱动太阳能电池板进行万向节式的运动以跟踪太阳。新设计的跟踪装置包括太阳方位监测模块、参数计算模块、驱动装置、自方位误差测定模块以及反馈控制模块,能及时采集太阳方位参数进行换算,并且能够根据太阳能电池板方位误差修正实时联动的频率与步幅。新型太阳方位跟踪装置跟踪精度高,跟踪时间间隔小,结构简单且造价低。     

单相光伏并网控制的研究

以DSP为控制平台设计单相光伏并网系统,在改进型单纯型加速法的基础上设计新型光伏阵列最大跟踪控制优化算法,跟踪光伏阵列最大输出功率点,使负载获得最大功率。在线调节步长改变电压收敛速度,设计锁相控制电路,自动同步跟踪电网频率和相位。测试数据表明,结合优化技术的变步长MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法能快速准确跟踪最大功率点,系统波动小稳定性高,逆变器电流和电网电压同频同相,有效提高系统逆变效率及可靠性。     

基于迭代学习的光伏路灯轨迹跟踪控制

为提高光伏路灯对太阳的轨迹跟踪能力及储能效率,提出了一种两关节型结构的光伏路灯,根据相关天文学公式和参数计算出太阳轨迹,采用闭环PD型迭代学习控制算法对其进行轨迹跟踪控制。建立了两关节型光伏路灯的动力学模型,给出了闭环PD型迭代学习控制算法。分别对独立PD控制和闭环PD型迭代学习控制进行仿真对比,结果表明采用闭环PD型迭代学习控制算法对轨迹跟踪是有效的。     

二自由度太阳跟踪控制系统的设计与实现

针对光伏发电领域的太阳能利用率低,设计了以MSP430 G2553 MCU为控制核的太阳自动跟踪控制系统,其通过提高光伏板的有效受光面积以实现提高太阳能利用率的目的。系统由检测器、控制器和执行机构三部分组成,利用光敏电阻阵列构成的检测器,采集太阳光信号并经过调理电路的处理后,最终送入MCU控制器,通过其处理后产生PWM波,控制执行机构实现对太阳的自动跟踪。试验研究表明,该系统能够提高太阳能电池板的受光面积,并提高了太阳能利用率。     

太阳能光伏追踪控制系统的研究

太阳能光伏追踪控制系统采用视日运动轨迹追踪方式和双轴高度角、方位角式跟踪,通过单片机时间控制方式实现全日跟踪,达到对太阳能板的定位,使得系统更加稳定,大大提高了太阳能的利用效率。计算表明,本系统跟踪太阳光线范围广,东西方向可达到168.75°,且跟踪精度高,定位速度快,大大提高了太阳能的利用率。     

槽式太阳能热发电太阳跟踪系统的研究与开发

槽式太阳能热发电系统具有装容规模大、效率高、易于实现标准化等特点,其聚光器太阳跟踪性能是太阳能采集率的重要影响因素。该文设计开发了一套由跟踪机构、驱动系统、程控系统及传感单元组成的槽式太阳能热发电太阳跟踪系统。分析计算了在七级风力下槽式太阳能热发电聚光器的受力状态,设计了中高压推挽式双液压缸跟踪驱动机械结构、液压控制系统及其工作程序,并通过分析太阳运行轨迹计算方法,提出了聚光器太阳跟踪系统的控制方式。经实验证明,该系统驱动扭矩大,驱动转角范围广,运行平稳,跟踪准确、可靠。