CN104820462B - 一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法，包括：电池板，其转动设置在支撑柱的上端，所述电池板上设置有光线传感器；转动工作台，其为无齿轮的全液压驱动旋转装置，用于调整所述电池板的方位角，所述支撑柱设置在所述转动工作台上；液压工作站，其与所述转动工作台油路连接并为其提供旋转动力；其中，所述液压工作站根据太阳光线偏转信号来驱动所述电池板旋转以实时接收最大太阳光照强度。本发明使得电池板对太阳光线的跟踪精度更高、实时性更好，充分利用了资源，降低了安装成本，同时大幅度提高了整个光伏电站的发电效率。

Description

一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别是一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法。

背景技术

目前，光伏电池板的安装方式主要有两种，即为固定式和跟踪式，固定安装的电池板倾角和朝向固定，无法对太阳光线进行跟踪，所需的安装成本低，但发电效率不高。跟踪式又分为单轴跟踪和双轴跟踪，单轴跟踪系统只对太阳光线的方位角进行跟踪，双轴跟踪系统对太阳光线的方位角和高度角同时进行跟踪，以双轴跟踪方式安装的电池板发电效率最高，是光伏发电领域研究的热点。

但目前双轴跟踪光伏发电系统的不足之处在于：由于采用传统的电动机通过变速箱来直接为电池板提供偏转动力，即使变速箱的变比设置的足够大，但还是处于有级变速状态中，至使电池板处于固定步距的偏转状态下，当太阳光线入射角度与电池板表面的偏转达到一定程度时，程序才会触发，启动电动机运转，使得电池板偏转，而偏转量为固定步距，无法将电池板调整为实时接收最大的太阳光照强度，使得发电效率无法提高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法，利用全液压无级变速装置，实时精确调整电池板与太阳光线的角度关系，使得电池板接收到的光照强度保持最大，解决了跟踪式光伏发电系统发电效率不高的问题。

为了实现根据本发明的目的，提供了一种光伏电池板最大功率点跟踪装置，包括：

电池板，其转动设置在支撑柱的上端，所述电池板上设置有光线传感器；转动工作台，其为无齿轮的全液压驱动旋转装置，用于调整所述电池板的方位角，所述支撑柱设置在所述转动工作台上；液压工作站，其与所述转动工作台油路连接并为其提供旋转动力；其中，所述液压工作站根据所述光线传感器发出的光线偏转信号来驱动所述电池板旋转以实时接收最大太阳光照强度。

优选的，所述光伏电池板最大功率点跟踪装置还包括液压伸缩臂，其固定端设置在所述支撑柱上，伸缩端与所述电池板的底部枢接，所述液压伸缩臂驱动所述电池板在所述支撑柱上端转动，以调整所述电池板的高度角。

优选的，所述液压工作站与所述液压伸缩臂油路连接并为其提供伸缩动力。

优选的，所述液压工作站包括：

油泵，其通过输油管与所述转动工作台和所述液压伸缩臂连接；油箱，其出油口与所述油泵连接，所述转动工作台和所述液压伸缩臂的回油通过回油管与所述油箱连通；电动机，其驱动所述油泵工作，将油从所述油箱中送入所述转动工作台和所述液压伸缩臂；流量电磁阀，其由若干个组成并设置在所述输油管和回油管上，用于控制所述转动工作台和所述液压伸缩臂的工作过程；控制器，其同时连接所述电动机和所述流量电磁阀，所述控制器通过接收的太阳光线偏转信号来控制所述电动机和所述流量电磁阀。

优选的，所述转动工作台包括：

旋转底座，其内设置有容置空腔，所述容置空腔的进油口与所述油泵连接，所述容置空腔的回油口与所述油箱连接；旋转台，其以可旋转的方式设置在所述容置空腔内，所述旋转台向下延伸设置有圆柱体，其下端设置有油腔部，所述油腔部内旋转设置有旋转叶轮，其与所述圆柱体固定连接。

优选的，所述油腔部左右分别开设有一个通孔，所述通孔选择性地与所述油泵或所述油箱连接。

一种光伏电池板最大功率点跟踪方法，包括：

步骤1)，启动系统，将光线传感器产生的太阳光角度信息转换成偏转信号，并传入所述控制器中；步骤2)，所述控制器根据所述偏转信号计算出所述电池板所需偏转的方位角和高度角，并依此产生对所述电动机和所述流量电磁阀的控制信号；步骤3)，根据所述控制信号，启动所述电动机并且选择性地打开或关闭所述流量电磁阀，使得所述转动工作台和所述液压伸缩臂发生相应的步进量，将所述电池板实时保持接收最大太阳光照强度。

优选的，控制所述流量电磁阀使得所述油腔部右通孔与所述油泵连接，左通孔与所述油箱连接，所述旋转台逆时针旋转；控制所述流量电磁阀使得所述油腔部左通孔与所述油泵连接，右通孔与所述油箱连接，所述旋转台顺时针旋转。

本发明至少包括以下有益效果：提供的一种光伏电池板最大功率点跟踪装置及其跟踪方法，

1、采用全液压无级变速驱动装置，实时调整电池板的方位角与高度角，使之接收到的太阳光照强度实时保持最大，电池板的发电效率更高；

2、避免采用传统的电机通过变速箱直驱的方式，采用本发明的跟踪装置和方法的发电系统对光线的跟踪精度更高。

3、多个电池板跟踪系统可以共用一个液压驱动系统，采用集中控制、单独调整的方式，降低了系统的安装成本，同时简化了控制过程，提高了整个光伏电站的发电效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的跟踪装置的第一种实施例结构示意图；

图2是所述转动工作台的结构示意图；

图3是本发明的跟踪装置的第一种实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示的是根据本发明的光伏电池板最大功率点跟踪装置的一种实现形式，其中包括：

电池板1，其底面中央位置通过转动轴2设置在支撑柱4的上端，并可以绕着所述转动轴2二维旋转；转动工作台5，其为无齿轮的全液压驱动旋转装置，用于调整所述电池板1的方位角，所述支撑柱4下端设置在所述转动工作台上；液压工作站，其与所述转动工作台5油路连接并为其提供旋转动力；其中，所述液压工作站通过接收的太阳光线偏转信号，产生相应的驱动信号，使得所述转动工作台5旋转相应的角度，从而带动所述电池板1实时接收最大太阳光照强度，提高电池板的发电效率。采用液压驱动装置和无级变速旋转的转动工作台，使得电池板方位和角度的调整更加精确及时，不存在调整角度超前的弊端，同时设置更高的程序刷新频率，使得电池板以实时追踪太阳光线变化的方向旋转运动，缩小了电池板与光线的角度差异，从而使得电池板的发电效率更高。

上述技术方案中，所述光伏电池板最大功率点跟踪装置还包括液压伸缩臂，其包括油缸31和活塞柱32，油缸31下端固定设置在所述支撑柱4的侧壁上，活塞柱32的上端与所述电池板1的底部通过转动轴33枢接，所述液压伸缩臂驱动所述电池板1通过转动轴2在所述支撑柱4上端二维转动，以调整所述电池板1的高度角。

上述技术方案中，所述液压工作站与所述油缸31油路连接，为活塞柱32在油缸31中的伸缩提供动力，从而实现电池板1在高度角方向对太阳光线的跟踪。本实施例中，所述液压工作站的构造为：

油泵7，其同时通过输油管与所述转动工作台5和所述液压伸缩臂连接；油箱10，其出油口与所述油泵7连接，所述转动工作台5和所述液压伸缩臂的回油通过回油管与所述油箱10连通；电动机8，其与所述油泵7连接，用于驱动所述油泵7旋转工作，将油从所述油箱10中抽送到所述转动工作台5和所述液压伸缩臂中，以驱动电池板1的旋转；流量电磁阀，其由若干个组成并设置在所述输油管和回油管上，通过控制其开、闭过程和导通流量，来控制所述转动工作台5和所述液压伸缩臂的工作过程，使之满足调整步伐和精度；控制器9，其同时连接所述电动机8和所述若干个流量电磁阀，在所述电池板1上设置有光线传感器，用于产生太阳光的偏转信号，并产生电池板1所需调整的角度信息，所述控制器9通过接收所述角度信息来控制所述电动机8和所述流量电磁阀的工作过程，进一步控制转动工作台5和液压伸缩臂的工作过程，使得电池板1保持实时接收最大的太阳光照强度，提高发电效率。

上述技术方案中，如图2所示，所述转动工作台5包括：

旋转底座52，其内设置有容置空腔57，所述容置空腔57的进油口58与所述油泵7通过流量电磁阀62连接，所述容置空腔57的回油口59与所述油箱10通过流量电磁阀66连接；旋转台51，其以可旋转的方式设置在所述容置空腔57内，所述旋转台51向下延伸设置有圆柱体，其下端设置有油腔部53，所述油腔部53内旋转设置有旋转叶轮54，其与所述圆柱体固定连接。所述旋转底座52上端设置有凸块521，旋转底座52下端设置有凸块522，转动工作台不工作时，所述旋转台51下端抵靠在所述凸块521上，所述油腔部53下端抵靠在所述凸块522上，转动工作台工作时，旋转台51和油腔部53被液压油抬离凸块521和522。

上述技术方案中，所述油腔部53左端开设有通孔56，右端开设有通孔55，通孔55通过流量电磁阀61与油泵7连接，通孔55还通过流量电磁阀64与油箱10连接。通孔56通过流量电磁阀65与油泵7连接，通孔56还通过流量电磁阀63与油箱10连接。

根据上述光伏电池板最大功率点跟踪装置的跟踪方法为：

步骤1)，启动系统，将光线传感器产生的太阳光角度信息转换成电池板1的偏转信号，并传入所述控制器9中；步骤2)，所述控制器9根据所述偏转信号计算出所述电池板1所需偏转的方位角和高度角的步进量，并依此产生对所述电动机8和所述若干个流量电磁阀的控制信号；步骤3)，打开流量电磁阀62，关闭流量电磁阀66，启动所述电动机8，使得液压油进入容置空腔57内，使得旋转台51和油腔部53被液压抬起，用于减小旋转台51转动时的摩擦力，使得旋转更顺畅、精确。根据所述控制信号，如果电池板1在方位角上需要逆时针旋转，则打开流量电磁阀61，关闭流量电磁阀64，打开流量电磁阀63，关闭流量电磁阀65，使得液压油从油腔部53的右端通孔55进入，从油腔部53的左端通孔56回流到油箱10内，推动旋转叶轮54逆时针旋转，进而带动旋转台51和电池板1逆时针旋转相应的步进量，将所述电池板1实时保持接收最大太阳光照强度。反之，如果电池板1在方位角上需要顺时针旋转，则打开流量电磁阀64，关闭流量电磁阀61，打开流量电磁阀65，关闭流量电磁阀63，使得液压油从油腔部53的左端通孔56进入，从油腔部53的右端通孔55回流到油箱10内，推动旋转叶轮54顺时针旋转，进而带动旋转台51和电池板1顺时针旋转相应的步进量，将所述电池板1实时保持接收最大太阳光照强度。

另一种实施例，如图3所示，液压工作站同时控制两个电池板偏转系统，控制过程与第一种实施例相同，可以理解的是，一个液压工作站可以同时控制若干个电池板偏转系统，只需增加相应的输油管和回油管以及流量电磁阀，做到充分利用资源，集中控制、单独调整，降低了系统的安装成本，同时简化了控制过程，实现了区域化的资源整合利用，并且采用无级变速式的全液压驱动装置在方位角和高度角上同时对太阳光线进行跟踪，调整精度更高，调整实时性更好，大幅度提高了整个光伏电站的发电效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种光伏电池板最大功率点跟踪装置，其特征在于，包括：

电池板，其转动设置在支撑柱的上端，所述电池板上设置有光线传感器；

转动工作台，其为无齿轮的全液压驱动旋转装置，用于调整所述电池板的方位角，所述支撑柱设置在所述转动工作台上；

液压工作站，其与所述转动工作台油路连接并为其提供旋转动力；

其中，所述液压工作站根据所述光线传感器发出的光线偏转信号来驱动所述电池板旋转以实时接收最大太阳光照强度；

还包括液压伸缩臂，其固定端设置在所述支撑柱上，伸缩端与所述电池板的底部枢接，所述液压伸缩臂驱动所述电池板在所述支撑柱上端转动，以调整所述电池板的高度角；

所述液压工作站包括：

油泵，其通过输油管与所述转动工作台和所述液压伸缩臂连接；

油箱，其出油口与所述油泵连接，所述转动工作台和所述液压伸缩臂的回油通过回油管与所述油箱连通；

电动机，其驱动所述油泵工作，将油从所述油箱中送入所述转动工作台和所述液压伸缩臂；

流量电磁阀，其由若干个组成并设置在所述输油管和回油管上，用于控制所述转动工作台和所述液压伸缩臂的工作过程；

控制器，其同时连接所述电动机和所述流量电磁阀，所述控制器通过接收的太阳光线偏转信号来控制所述电动机和所述流量电磁阀。

2.如权利要求1所述的光伏电池板最大功率点跟踪装置，其特征在于，所述液压工作站与所述液压伸缩臂油路连接并为其提供伸缩动力。

3.如权利要求2所述的光伏电池板最大功率点跟踪装置，其特征在于，所述转动工作台包括：

旋转底座，其内设置有容置空腔，所述容置空腔的进油口与所述油泵连接，所述容置空腔的回油口与所述油箱连接；

旋转台，其以可旋转的方式设置在所述容置空腔内，所述旋转台向下延伸设置有圆柱体，其下端设置有油腔部，所述油腔部内旋转设置有旋转叶轮，其与所述圆柱体固定连接。

4.如权利要求3所述的光伏电池板最大功率点跟踪装置，其特征在于，所述油腔部左右分别开设有一个通孔，所述通孔选择性地与所述油泵或所述油箱连接。

5.如权利要求4所述的光伏电池板最大功率点跟踪装置的跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，启动系统，将光线传感器产生的太阳光角度信息转换成偏转信号，并传入所述控制器中；

步骤2)，所述控制器根据所述偏转信号计算出所述电池板所需偏转的方位角和高度角，并依此产生对所述电动机和所述流量电磁阀的控制信号；

步骤3)，根据所述控制信号，启动所述电动机并且选择性地打开或关闭所述流量电磁阀，使得所述转动工作台和所述液压伸缩臂发生相应的步进量，将所述电池板实时保持接收最大太阳光照强度。

6.如权利要求5所述的光伏电池板最大功率点跟踪装置的跟踪方法，其特征在于，控制所述流量电磁阀使得所述油腔部右通孔与所述油泵连接，左通孔与所述油箱连接，所述旋转台逆时针旋转；

控制所述流量电磁阀使得所述油腔部左通孔与所述油泵连接，右通孔与所述油箱连接，所述旋转台顺时针旋转。