新型智能型光伏雙伺服跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在光伏太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用中使用雙軸伺服光伏跟蹤系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)光伏支架不斷調(diào)整太陽(yáng)能電池板的位置，令太陽(yáng)能電池板時(shí)刻保持最佳的角度接受太陽(yáng)光照射，進(jìn)而能夠提高發(fā)電量25%～50%，早已經(jīng)成為業(yè)界的共識(shí)。但在大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，我國(guó)市場(chǎng)上仍然是進(jìn)口跟蹤系統(tǒng)（如西班牙AFFIRMA公司的APOLO系統(tǒng)）占據(jù)了主要市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)廠家如中盛、上海陽(yáng)遠(yuǎn)也推出了自己的跟蹤伺服系統(tǒng)，但也大都是基于PLC或者專用控制器配合傳統(tǒng)脈沖伺服驅(qū)動(dòng)器的產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)也較高。

本文介紹的iSun2000光伏智能雙伺服跟蹤系統(tǒng)是北京諾信泰伺服科技公司在其專利產(chǎn)品iDrive平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出的一種新型智能型光伏雙伺服跟蹤系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，造價(jià)低廉，分步式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，容易擴(kuò)展和管理等顯著優(yōu)點(diǎn)。隨著光伏跟蹤系統(tǒng)市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，該產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)將在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中逐步凸顯。

光伏雙伺服跟蹤系統(tǒng)主要的工作是根據(jù)一天不同時(shí)刻太陽(yáng)位置的變化，計(jì)算出光伏實(shí)時(shí)架在不同時(shí)刻的實(shí)時(shí)最佳角度，進(jìn)而通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制水平旋轉(zhuǎn)和俯仰角度的兩個(gè)伺服電機(jī)，來(lái)控制和調(diào)整光伏支架的角度。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

各部分的主要功能如下?

1、????實(shí)時(shí)角度計(jì)算模塊主要用于計(jì)算出當(dāng)前最佳的水平旋轉(zhuǎn)角度和俯仰角度。目前采用的方法主要有主動(dòng)跟蹤、光控以及兩者相結(jié)合三種模式。主動(dòng)跟蹤是基于當(dāng)前的時(shí)間和GPS坐標(biāo)，通過(guò)天文學(xué)方法計(jì)算出太陽(yáng)的當(dāng)前位置，進(jìn)而計(jì)算出兩軸的最佳角度，這種方法適合于各種天氣以及無(wú)人值守的場(chǎng)合，適應(yīng)性強(qiáng)；光控方法則是根據(jù)傳感器提供的實(shí)時(shí)太陽(yáng)光照數(shù)據(jù)，計(jì)算兩軸的最佳工作角度，這種方法更加直接，可靠性強(qiáng)；第三種方法則是將上述兩種方法進(jìn)行綜合運(yùn)用。目前，這部分工作大部分是由專用控制器或者PLC來(lái)完成。

2、????運(yùn)動(dòng)控制控制模塊則根據(jù)實(shí)時(shí)角度計(jì)算模塊提供的目標(biāo)角度值，對(duì)兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，包括啟動(dòng)過(guò)程、停止過(guò)程、位置控制，并發(fā)送命令（傳統(tǒng)上是脈沖信號(hào)）到伺服驅(qū)動(dòng)器。這部分工作一般也由專用的運(yùn)動(dòng)控制器或者PLC來(lái)完成。

3、??? I/O模塊用于處理相關(guān)的一些輸入出處，主要的輸入有風(fēng)速傳感器，提供實(shí)時(shí)的風(fēng)速信號(hào)給跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)應(yīng)將光伏支架快速放平，確保安全；在要求較高的場(chǎng)合，可以給光伏支架安裝上角度傳感器，將光伏支架的實(shí)際角度反饋到控制器，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；在需要光控跟蹤的場(chǎng)合，比如在移動(dòng)的車(chē)輛上等，可以通過(guò)I/O模塊，輸入光控傳感器信號(hào)，引導(dǎo)光伏支架根據(jù)實(shí)現(xiàn)的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤。

4、????伺服驅(qū)動(dòng)模塊（一般也叫伺服放大器或者伺服驅(qū)動(dòng)器）則接收運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)來(lái)的指令，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定的角度，帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板到達(dá)最佳的角度。這部分工作主要由伺服電機(jī)配套的伺服驅(qū)動(dòng)器完成。
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