本发明专利技术公开了一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，包括步骤：(1)选取阈值角度β：查阅光伏双轴追踪装置所在地区的地理信息：经度、纬度、时区、日期信息，计算太阳实时高度角h与方向角A，绘制高度角h与方向角A曲线；并且测得光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度‑输出功率比曲线，并结合此曲线选取阈值角度β；(2)构建所述的阈值角度区间；(3)选定所述的阈值角度的采样时间t；(4)对光伏组件进行逐日控制：以太阳入射光线与光伏组件平面法线间的误差角度为控制对象；当误差角度位于阈值区间内时，光伏组件不动作；当误差角度位于阈值区间外时，光伏组件执行逐日追踪。本发明专利技术可降低光伏双轴追踪装置的起动与工作频率，减少能量损耗和机械磨损,有效提高光伏组件的发电量和使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能发电
，涉及光伏时控追踪控制方法，尤其是一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法。
技术介绍
太阳能发电现如今在新能源发电领域的应用日趋广泛。一般的逐日追踪装置，通常采用时控与光控相结合的追踪控制方法。对于陆地、低海拔地区，光控方法可以精确定位太阳实时位置，但对于应用在海洋、沙漠、高海拔等环境因素比较复杂的无人值守光伏双轴追踪装置时，光控方法会为光伏双轴追踪装置引入不稳定因素。专利申请“一种双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法”(申请号：201510955125.4)公开了一种光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法。该方法在以正北方向为X轴，正东方向为Y轴，天顶方向为Z轴建立的地平坐标系中，根据太阳入射光线的高度角h与方向角A，利用时控的方法实时计算并修正光伏组件在方向角A与高度角h上的追踪误差角度，从而使光伏组件实时追踪太阳的运行轨迹，最大限度地利用太阳能。但是,该方法的实时追踪过程会造成光伏组件和跟踪装置的频繁起动与工作，进而带来装置的高能耗与高磨损问题，也会对光伏组件的发电量和使用寿命产生很大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，能够精确追踪太阳实时位置并不受环境因素的影响，可降低光伏组件和跟踪装置的频繁起动与工作，减少光伏双轴追踪装置的能量损耗和机械磨损,有效提高光伏组件的发电量和使用寿命。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,包括以下步骤：(1)选取阈值角度β：查阅光伏双轴追踪装置所在地区的地理信息：经度、纬度、时区、日期信息，计算太阳实时高度角h与方向角A，绘制高度角h与方向角A曲线；并且测得光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度-输出功率比曲线，并结合此曲线选取阈值角度β；(2)构建所述的阈值角度区间；(3)选定所述的阈值角度的采样时间t；(4)对光伏组件进行逐日控制。所述步骤(1)的具体过程为：通过对光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度-输出功率比曲线的二阶求导，分析所述输出功率比曲线的斜率在其最大变化率处对应的误差角度，然后结合光伏双轴追踪装置的输出功率比要求，综合选定阈值角度β。在所述步骤(2)中，所述的阈值角度区间的构建，是以阈值角度β的负值作为阈值角度区间的左极限，以阈值角度β的正值作为阈值角度区间的右极限。在所述步骤(3)中，所述的阈值角度的采样时间t的选取过程为：对所述的光伏双轴追踪装置所在地区的太阳高度角h与方向角A曲线求取导数，得到太阳高度角h与方向角A的变化速率曲线；然后以所述高度角h与方向角A的最大变化速率v和阈值角度β求取采样时间t；其方法是：以光伏双轴追踪装置所在地区的太阳高度角h与方向角A在一天当中最大的变化速率v为基础，结合阈值角度β，通过1/(β/v)求得其最大频率fmax，设定采样频率fc≥2fmax,采样时间t即为1/fc。在所述步骤(4)中，所述的对光伏组件进行时控追踪控制包括以下步骤：(4-1)根据采样时间t，在三维地平坐标系中采样并计算太阳一天当中的高度角h与方向角A，所述的采样是指，在时间域上将太阳高度角h与方向角A的连续值转化为离散值的过程；(4-2)读取俯仰角与方向角电机光电编码器的数据，在三维地平坐标系中，计算光伏组件平面法线的实时位置坐标；(4-3)根据三角余弦公式计算太阳入射光线与光伏组件平面法线之间的误差角度(4-4)根据采样时间t进行采样，判断采样点处误差角度绝对值是否大于设定的阈值角度β；若不大于，则跳转至步骤(4-1)，若大于，则跳转至步骤(4-5)；(4-5)分别计算n与n+1采样时刻太阳高度角h与方向角A与计算时刻光伏池组件法线之间的误差角度，分别记作所述的n＝0,1,2,3...N；(4-6)判断n采样时刻的采样点处误差角度绝对值是否大于或者等于阈值角度β，并且n+1采样时刻的采样点处误差角度绝对值是否小于阈值角度β；若否，则令n＝n+1并跳转至步骤(4-5)；若是，则选取n采样时刻处太阳高度角h和方向角A为目标位置，控制俯仰角与方向角电机运动至目标位置；运动结束之后，跳转至步骤(4-1)。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点和有益效果：1.本专利技术以阈值角度β的负值作为阈值角度区间的左极限，以阈值角度β的正值作为阈值角度区间的右极限构建阈值角度区间，以太阳入射光线与光伏组件法线之间误差角度和阈值角度区间之间的关系来判断光伏双轴追踪装置是否动作，使得光伏双轴追踪装置中的电机实现变频率启动，进而减小了光伏双轴追踪装置的能量损耗和机械结构磨损。2.本专利技术根据误差角度-输出功率比曲线和装置对于输出功率比的要求综合选定的阈值角度β，使得装置实际输出功率比始终保持在装置对输出功率比的要求之上，保证了装置对太阳能的高利用率。加之阈值角度β的引入减少了装置的能量损耗与机械结构磨损，使得应用本控制方法的双轴追踪装置可较应用上述相似控制方法的双轴追踪装置产生更大的经济效益。3.本专利技术对于采样时间t的选取方法，是以太阳高度角h与方向角A在一天当中最大的变化速率v为基础，结合阈值角度β，通过计算1/(β/v)求得其最大频率fmax，设定采样频率fc≥2fmax,采样时间t即为1/fc选定的。其可以有效的保证对误差角度采样的有效性。附图说明图1是本专利技术一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法的一种实施例的流程图；图2是本专利技术的一种实施例的光伏组件法线与太阳入射光线误差角度示意图；图3为本专利技术的一种实施例的单一方向角A阈值角度追踪示意图。其中，在图3a、图3b、图3c中，太阳分别处于相应图示位置。图4为本专利技术的一种实施例的单一高度角h阈值角度追踪示意图。其中，在图4a、图4b、图4c中，太阳分别处于相应图示位置。图5为本专利技术的一种实施例的对于东海某无人值守海洋平台处太阳高度角h与方向角A仿真图；图6为本专利技术的一种实施例的对于东海某无人值守海洋平台处太阳高度角h与方向角A变化速率仿真图；图7为本专利技术的一种实施例的对于东海某无人值守海洋平台处误差角度-功率输出比仿真图；图8为本专利技术的一种实施例的在9月22日(秋分日)上午9时至12时时间段，对于本控制方法在单一方向角A追踪上与匀速追踪控制方法和定时起动追踪方法的对比仿真图；图9为本专利技术的一种实施例的在6月21日(夏至日)上午10时至11时时间段内，高度角h与方向角A追踪轨迹仿真图。具体实施方式本专利技术的原理是：本专利技术是应用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，主要用于环境因素复杂，不适合引入光电传感器情况下的无人值守光伏双轴追踪装置。本专利技术引入阈值角度β的概念构建阈值角度区间，并以太阳入射光线与光伏组件平面法线之间误差角度和阈值角度区间之间的关系来判断光伏双轴追踪装置是否动作，对太阳能的利用率高于匀速追踪控制方法和定时起动追踪控制方法。本专利技术在以天文学公式计算得到太阳高度角h与方向角A的基础上，以三维地平坐标系中光伏组件平面法线方向与太阳入射光线方向之间存在的误差角度为基础，结合光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度-输出功率比曲线，以及光伏双轴追踪装置对输出功率比的要求，综合得到光伏组件运行时所允许的阈值角度β。以阈值角度β的负值作为阈值角度区间的左本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,包括以下步骤：(1)选取阈值角度β：查阅光伏双轴追踪装置所在地区的地理信息：经度、纬度、时区、日期信息，计算太阳实时高度角h与方向角A，绘制高度角h与方向角A曲线；并且测得光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度‑输出功率比曲线，并结合此曲线选取阈值角度β；(2)构建所述的阈值角度区间；(3)选定所述的阈值角度的采样时间t；(4)对光伏组件进行逐日控制。
【技术特征摘要】
1.一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,包括以下步骤：(1)选取阈值角度β：查阅光伏双轴追踪装置所在地区的地理信息：经度、纬度、时区、日期信息，计算太阳实时高度角h与方向角A，绘制高度角h与方向角A曲线；并且测得光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度-输出功率比曲线，并结合此曲线选取阈值角度β；(2)构建所述的阈值角度区间；(3)选定所述的阈值角度的采样时间t；(4)对光伏组件进行逐日控制。2.根据权利要求1所述的一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,所述步骤(1)的具体过程为：通过对光伏双轴追踪装置所在地区的误差角度-输出功率比曲线的二阶求导，分析所述输出功率比曲线的斜率在其最大变化率处对应的误差角度，然后结合光伏双轴追踪装置的输出功率比要求，综合选定阈值角度β。3.根据权利要求1所述的一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,在所述步骤(2)中，所述的阈值角度区间的构建，是以阈值角度β的负值作为阈值角度区间的左极限，以阈值角度β的正值作为阈值角度区间的右极限。4.根据权利要求1所述的一种用于光伏双轴追踪装置的时控追踪控制方法，其特征在于,在所述步骤(3)中，所述的阈值角度的采样时间t的选取过程为：对所述的光伏双轴追踪装置所在地区的太阳高度角h与方向角A曲线求取导数，得到太阳高度角h与方向角A的变化速率曲线；然后以所述高度角h与方向角A的最大变化速率v和阈值角度β求取采样时间t；其方法是：以光伏双轴追踪装置所...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜文刚，谢富鹏，黄洋，李晨，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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