用于太阳能设备的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于太阳能设备的控制系统，该太阳能设备具有至少一个可围绕至少一个旋转轴偏转的太阳能模块，该太阳能模块被分配了用于依据太阳位置制导太阳能模块的驱动装置，其中该驱动装置具有驱动单元和用于控制该驱动单元的控制单元，其中该控制单元（５）具有变流器（６），借助电池单元（８）向所述控制单元（５）和／或驱动单元（４）提供电能，其中该电池单元（８）在太阳能模块（３）正常运行时借助设置在供电网（１０）和电池单元（８）之间的充电装置（９）充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1、11和14前序部分所述的用于太阳能设备的控制 系统，该太阳能设备具有至少一个能围绕至少一个旋转轴偏转的太阳能模块。
技术介绍
DE202004018286U1公开了一种用于太阳能设备的控制系统，其中为可偏转设置的 太阳能模块分配驱动装置。该驱动装置一方面包括驱动电机作为驱动单元，另一方面具有 用于控制该驱动电机的控制单元。该驱动单元使得可以依据太阳位置来制导太阳能模块， 从而该太阳能模块一直设置在与太阳射线成最佳角度的方向上。但是随着太阳能模块的数 量增加，控制费用也在增加。所述驱动单元例如可以包括异步电机，该异步电机相对鲁棒和可靠地设计。但是 该异步电机始终只有唯一的一个转数，从而在紧急驱动情况下、也就是在出现飓风和暴雨 的时候太阳能模块的下降会持续较长时间，这可能导致太阳能模块的损坏。此外还需要比 较费事的备用发电机组，以便在电流故障时将太阳能模块偏转到例如水平的安全位置。DE102005013334A1公开了一种用于太阳能设备的控制系统，该太阳能设备具有可 围绕至少一个旋转轴偏转的太阳能模块，向该太阳能模块分配驱动装置以依据太阳位置来 制导该太阳能模块，该驱动装置具有由两个驱动电机组成的驱动单元以及用于控制这些驱 动电机的控制单元或控制模块。该控制模块与传感器单元耦合，该传感器单元提供依据气 候的传感器数据，如风速、温度等。依据气候的传感器数据将在控制模块中经过处理并且实 现对已设置在该控制模块中的预定数据的依据状况的实时影响，该预定数据用于控制驱动 单元，从而该太阳能模块在正常运行时始终被控制或调节为与太阳位置的方向成正确的角 度。这种公知控制系统的缺点是，控制花费相对较高，因为驱动装置必须为每个太阳能模块 提供专门的控制模块。此外太阳能模块的制导精度有限，因为驱动装置的驱动电机是通过 控制模块直接控制的。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是扩展用于太阳能设备的控制系统，使得改进在制导太阳能 模块时的精度，有利地降低控制花费，并且降低控制的难度。为了解决该任务，本专利技术具有权利要求1的特征。根据本专利技术，控制单元具有变流器，借助该变流器可以精确控制驱动单元的一个 或多个电机。此外，借助电池单元和连接到供电网的充电装置来提供电能可以可靠而且长 时间稳定地向至少一个驱动单元和控制单元供电。尤其是，由此可以与通过太阳能模块产 生电能并行地分流出小的充电电流。不需要按照以下方式切换该控制系统，即在正常运行 时将控制单元和驱动单元连接到供电网以及在紧急运行时连接到备用发电机组。根据本发 明，与运行类型(正常运行，紧急运行)无关地始终在电池单元和充电装置之间存在电气连 接。在紧急运行时，例如在供电网出现故障时，电池单元可以保持太阳能模块的继续运行所需要的运行电压。通过以预定的充电周期近似连续地借助充电装置对电池单元充电，避免 了在相应的供电企业那里相对昂贵的电流峰值的降低。由此可以降低成本。根据本专利技术一优选实施方式，充电装置具有控制装置，使得电池单元可以在长久 持续的充电周期期间充电。优选的，在此过程中流过相对较小的充电电流，从而可以避免电 流吸取峰值。根据本专利技术一优选实施方式，这样构成充电装置的控制装置，即由电池单元输出 的电池电压与预定的阈值进行比较。如果该电池电压等于或大于该阈值，则电池单元不被 充电。如果该电池电压小于该阈值，则对电池单元充电。通过选择相对较高的阈值，实现了 充电周期相对较长而充电电流相对较小的控制。由此可以避免不期望的电流吸取峰值。根据本专利技术一扩展方案，驱动单元具有第一驱动电机，用于将太阳能模块围绕垂 直的旋转轴偏转，还具有第二驱动电机，用于将太阳能模块围绕水平的旋转轴偏转。此外， 驱动单元可以具有第三电机，用于在高度上相对于与地固定连接的太阳能模块支架对太阳 能模块进行线性移位。优选的，由此可以在高度上对太阳能模块进行调节，使得通过对特定 白昼的位置说明或者通过其它太阳能模块来避免该太阳能模块平面上的不期望阴影。根据本专利技术一扩展方案，驱动单元具有传动装置，该传动装置设置在一方是第一 驱动电机和/或第二驱动电机和/或第三驱动电机以及另一方是太阳能模块的支架之间。 有利的，由此可以结合由变流器引导的电机来改善太阳能模块的定位精度。这尤其可以在 基于透镜的太阳能模块的情况下改善，在该太阳能模块中通过光学元件(透镜)来对太阳 射线聚焦。角精度有利地可以改善到小于1°。根据本专利技术一扩展方案，将太阳能模块组成一个太阳能单元地设置，其中向每个 太阳能模块分配单独的电池单元和单独的充电装置。优选的，各前后连接的电池单元和充 电装置的尺寸可以很小，其中各太阳能模块以及分配给各太阳能模块的驱动单元、控制单 元以及供能单元(电池单元，充电装置)形成自主的功能模块。该自主的功能模块只需要 在预定场景中搭建并且连接到供电网。根据本专利技术一扩展方案，向由唯一的一个电池单元和唯一的一个充电装置构成的 供能单元分配多个驱动单元或太阳能模块或唯一的一个太阳能单元。在这种情况下，需要 将供能单元与特定的太阳能模块数量相匹配。有利地，由此可以减少在供能过程中的部件 花费。为了解决该任务，本专利技术具有权利要求11的特征。优选的，本专利技术通过将一个或多个变流器分配给驱动单元可以依据当前太阳位 置更精确地更新太阳能模块。控制系统的驱动装置具有控制模块，该控制模块借助变流 器-控制程序向变流器(频率变换器)传送控制信号或预定信号。通过向控制模块分配多 个分别被分配给不同太阳能模块的变流器，可以降低各个驱动单元的控制花费。控制花费 的进一步降低是这样来实现的，即组成一个太阳能单元的太阳能模块组的优先控制设备通 过数据网络与一个或多个其它控制模块耦合，该一个或多个其它控制模块分别被分配给由 多个太阳能模块组成的其它太阳能单元。该一个或多个其它控制模块只需要用于控制变流 器的装置。用于控制该变流器的预定信号由各 制模块通过第一太阳能单元的优先控制模 块来获得。优选的，只有该优先控制模块需要连接到传感器单元(风传感器，冰雹传感器， 太阳传感器等)，其中其它太阳能单元的控制模块通过相应的通信连接(数据网络)接受通过该优先控制模块提供的、当前的预定数据。根据本专利技术一扩展方案，各太阳能单元的太阳能模块和/或驱动单元和/或控制 单元都相同地构成。由此可以降低控制花费，因为通过优先控制模块一次性确定的预定数 据对于太阳能单元的所有功能单元(驱动单元，太阳能模块)都适用。根据本专利技术一扩展方案，所述数据网络可以构成为电缆连接的网络或者构成为无 线网络。例如，该无线网络可以构成为WLAN网络，从而保证在太阳能单元之间进行简单的 控制信号/预定信号的传输。为了解决该任务，本专利技术具有权利要求14的特征。本专利技术的一个特殊优点在于，通过将监视程序集成到控制模块中，始终都能实现 对变流器或太阳能模块的监视。依据当前的状态数据，可以改变对驱动单元的控制，或者改 变预先编程的、根据变流器控制程序预定的太阳能模块的定位。例如，太阳能设备的状态可 以被记录下来或者识别和存档错误状态。例如，太阳能设备或者一个或多个太阳能单元或 者一个或多个太阳能模块的能量输出可以被记录下来，从而提供分析数据，该分析数据例 如可用于校正对太阳能模块的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能设备的控制系统，该太阳能设备具有至少一个能围绕至少一个旋转轴偏转的太阳能模块，该太阳能模块被分配有用于依据太阳位置制导太阳能模块的驱动装置，其中该驱动装置具有驱动单元和用于控制该驱动单元的控制单元，其特征在于，该控制单元（５）具有变流器（６），借助电池单元（８）为所述控制单元（５）和／或所述驱动单元（４）提供电能，其中该电池单元（８）在太阳能模块（３）正常运行时能借助于设置在供电网（１０）和电池单元（８）之间的充电装置（９）充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M里奇，
申请(专利权)人：汉宁电气工厂有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]