CN107526331A - 一种基于plc的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法 - Google Patents

一种基于plc的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法 Download PDF

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CN107526331A CN201711049131.9A CN201711049131A CN107526331A CN 107526331 A CN107526331 A CN 107526331A CN 201711049131 A CN201711049131 A CN 201711049131A CN 107526331 A CN107526331 A CN 107526331A
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孟鹏飞
黄春犁
赵亚楠
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张利伟
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Abstract

本发明提供一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法,包括PLC,PLC上连接有:与外部进行无线通信的无线通信装置;显示当前光伏支架运行参数的文本显示器;获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器;获取当前外部环境中风速的风速仪;获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器;对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关;对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关;对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关;对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关;对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关;对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机;对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。本发明能够实现高精度追踪。

Description

一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种光伏支架的自动跟踪领域,尤其涉及一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法。
背景技术
随着煤炭、石油等常规不可再生能源的消耗,以常规能源为基础的能源结构已不能适应可持续发展的需求,能源问题已成为制约人类进步的重要因素,人类必须寻找可持续发展的能源道路,才能缓解能源短缺与人类社会高速发展的矛盾。太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源越来越受到人们的关注,发展前景非常广阔。但太阳能存在着间歇性、密度低、光照强度和方向随时间不断变化的问题,只有使光伏板与太阳光线时刻保持垂直,才能有效的解决这些问题,提高太阳能的利用率,提高光伏电站的发电效率。
根据调查发现,双轴跟踪控制装置按有无反馈信号分为:开环控制、闭环控制。较开环控制而言,闭环控制增加了反馈信号,使得控制系统控制精度更高,但也相应的增加了生产成本。
双轴跟踪控制装置按跟踪策略可分为:光电跟踪、视日运行轨迹跟踪、混合跟踪。光电跟踪主要是通过光线传感器将光信号转换为电信号,并发送给控制核心,从而控制驱动单元动作;视日运行轨迹跟踪主要是通过获取当地时间和经纬度,计算出太阳的运动轨迹包括太阳高度角和方位角,控制核心根据计算结果控制驱动单元动作,实现对太阳的智能跟踪。三种控制模式的优缺点见表(1):
按照控制单元核心分为:单片机控制、PLC(可编程逻辑控制器)控制。
两种控制方式优缺点如表(2)所示:
发明内容
本发明提供一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置及方法,以解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下技术方案:
一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置,包括PLC,所述PLC上连接有:
与外部进行无线通信的无线通信装置;
显示当前光伏支架运行参数的文本显示器;
获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器;
获取当前外部环境中风速的风速仪;
获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器;
对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关;
对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关;
对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关;
对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关;
对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关;
对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机;
对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。
进一步,所述PLC采用单相220V电源供电;所述单相220V电源通过开关电源VC1转化为24V电源后,为回转电机和俯仰电机供电;所述回转电机与开关电源VC1之间设置有中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2;所述俯仰电机与开关电源VC1之间设置有中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4。
进一步,还包括箱体,所述箱体上设置多个开口,开口处分别安装与PLC相连的文本显示器、指示灯和旋转开关;所述指示灯包括光伏支架朝向东向的东向指示灯、光伏支架朝向西向的西向指示灯、光伏支架朝向南向的南向指示灯、光伏支架朝向北向的北向指示灯,所述旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关、南向/北向旋转开关。
进一步,当光伏发电站由多个光伏发电矩阵组成时,所述每个光伏发电矩阵处均设置一个控制装置,各控制装置之间通过无线通信模块进行通信,且该无线通信模块与数据服务器通信连接,数据服务器与远程控制端通信连接。
一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制方法,包括:
PLC通过霍尔传感器获取当前光伏支架的回转角度、通过角度传感器获取当前光伏支架的俯仰角度,同时PLC根据当前的经纬度计算得出当前太阳实际的方位角和高度角,并计算回转角度和方位角的差值、俯仰角度与高度角的差值,PLC发出信号控制回转电机,使用回转角度和方位角的差值对光伏支架进行东西向的调整;PLC发送信号控制俯仰电机,使用俯仰角度与高度角的差值对光伏支架进行南北向的调整,使太阳光线始终垂直于光伏组件面板。
进一步,PLC根据当前的经度和纬度,计算当天的日落时间;
当达到日落时间时,PLC发出信号控制回转电机,使光伏支架东向运行,当回转角度为零度时,停止回转电机运行;PLC发送信号控制俯仰电机,使光伏支架北向运行,俯仰角度为零时,俯仰电机停止运行。
进一步,当到达日落时间,且光伏支架停止跟踪后,PLC发出信号控制回转电机,使光伏支架运动到起始位置,当光伏支架运行到接近开关位置时,接近开关向PLC发送信号,PLC将当前获取的光伏支架的回转角度以及计算的太阳的方位角和高度角进行清零。
本发明的有益效果:
(1)实现高精度智能跟踪:该装置采用高精度天文算法,计算太阳运行轨迹,实时检测比对支架旋转角度与太阳实际位置,同时采用智能跟踪算法,智能判断大风、雨雪等恶劣天气,提高智能规避恶劣天气的能力,提高太阳能的利用率,增加发电量,降低设备故障率。
(2)系统可扩展性较高,可进行无线远程集中控制:该装置配备有3G/4G无线通信模块,将采集到的运行数据存储至Internet和服务器,实现多地点、多终端的实时远程监控和管理。
(3)提高系统的稳定性:该装置采用PLC(可编程逻辑控制器)作为控制核心,抗干扰能力强,系统稳定性大大提高,故障率也随之降低,大大减少后期检修维护费用,同时也提高了生产效率和经济效益。
附图说明
图1为本发明的控制装置的外部箱体示意图。
图2为数据采集及控制系统配电原理图。
图3为数据采集及控制系统硬件配置图。
图4为系统控制流程图Ⅰ。
图5为系统控制流程图Ⅱ。
图6为本发明的系统拓扑图。
图7为本发明的运行参数界面图。
图8为本发明的跟踪状态界面图。
图9为本发明的报警记录界面图。
图10为光伏支架的示意图。
图11为图10中A位置的角度传感器安装位置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
太阳能虽然是一种清洁无污染的可再生能源,发展前景非常广阔,但太阳能同时也存在着间歇性、密度低、光照强度和方向随时间不断变化的问题,本发明可通过控制执行机构东、西、南、北四个方向来回运转,实现智能跟踪太阳运行轨迹,使光伏板与太阳光线时刻保持垂直,提高太阳能的利用率,同时也可带来巨大的经济效益和社会效益。而本发明提出的应用于光伏双轴智能跟踪的控制装置将采用“PLC+视日运行轨迹跟踪+智能无线远程监控”的方式,具有生产成本低、易于集中控制、易于检修维护、开发周期短、抗干扰能力强、控制精度高、自动化程度高、易于扩展等优点。
上述的应用于光伏板的执行机构(即双轴光伏支架)为现有技术,用于对光伏板实现东西向的回转操作和南北向的俯仰操作,即双轴的执行机构包括用于支撑东西向回转运动的回转机构(如图5中的1位置)和带动回转机构东西向转动的动力机构如回转电机;和支撑南北向俯仰运动的俯仰机构(图5中的2位置)和带动俯仰机构南北向俯仰操作的动力机构如俯仰电机。
如图1所示,本发明的控制装置包括箱体,箱体的正面箱壁上设置多个开口,开口处分别安装与PLC连接的文本显示器、指示灯和旋转开关。指示灯包括光伏面板朝向东向的东向指示灯、光伏面板朝向东向的西向指示灯、光伏面板朝向南向的南向指示灯、光伏面板朝向北向的北向指示灯、电源指示灯。旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关、南向/北向旋转开关。文本显示器用来显示当双轴光伏支架运行中的相关参数,例如系统时间、当地经纬度、太阳的实际方位角、高度角、跟踪角度等。
本发明的控制系统硬件配置如图3所示,包含PLC和无线通信模块,无线通信模块优选采用3G/4G通信模块,该无线通信模块用于和远程的数据服务器网络连接,数据服务器与远程控制端的工控机通信连接。PLC上还连接有文本显示器,文本显示器用来显示斜单轴光伏支架运行中的相关参数,例如系统时间、当地经纬度、太阳的实际方位角、高度角、当前的俯仰角度、回转角度等。PLC的通信信号板(SB)还通过Modbus RTU协议与角度传感器进行通信连接,采集光伏支架的俯仰机构的俯仰角度;PLC上还连接有霍尔传感器,用于采集光伏支架的回转机构的回转角度。
PLC根据当地的经度、纬度,通过天文算法计算得出太阳的方位角和高度角,再根据太阳的方位角和高度角计算得出光伏支架需要跟踪的俯仰角度和回转角度,俯仰角度和回转角度是指光伏支架需要实时跟踪到达的角度,即是目标值,PLC根据目标值发出控制信号,控制俯仰电机和回转电机运行。
PLC上还设置有获取当前外部环境中风速的风速仪;如果风速大于设定的风速阈值,容易对光伏组件造成损害,因此,该种情况下,停止光伏跟踪的控制,使光伏组件进入设定保护程序,即通过调整光伏支架,使光伏面板的朝向与风力方向位于设定的夹角范围内,减小风力对面板的冲击造成的光伏组件的损害。
由于一般光伏板需要在一定的范围内进行跟踪,超出该范围就会对支架和控制系统造成损害,因此,需要对光伏板的东向倾角、西向倾角、南向倾角、北向倾角进行限制,本发明中采用的方法是在东向、西向、南向、北向的极限位置设置机械限位开关,即:东向限位开关、西向限位开关、南向限位开关、北向限位开关,并配合定时、定角度停止运行的方法对支架和控制系统进行多重保护。当光伏支架运行到极限限位开关位置时,停止追踪。
由于PLC的无线通信模块通过远程获取经纬度,能够利用内部的天文算法计算出每天日出、日落的时间以及日出、日落时太阳的方位角和高度角。因此,本发明可以通过定时的方法为进行光伏板的停止运行控制:PLC实时读取其内部时间,如果达到日落时间,停止支架西向运行。同时可以使用定角度的方法进行定角度的运行控制:PLC通过霍尔传感器读取支架实际的旋转角度,当该角度与日落时太阳的方位角相同,系统则停止支架运行。另外俯仰机构设置了极限角度,即俯仰机构所能达到的极限角度,通过检测角度传感器的数值,达到俯仰极限角度,俯仰机构就停止跟踪。上述三种方法都可以对光伏支架极限位置进行保护,所起到的作用相当于极限位置机械限位开关。
PLC上还连接有接近开关,接近开关用于对光伏支架的起始位置进行限位,同时,用于对支架跟踪运行过程中产生的累计误差,进行定点清零。这是由于机械制造以及计算精度的问题,会使PLC计算出的太阳方位角和高度角存在误差,进而影响跟踪角度的计算结果,如果该误差不进行及时修正,则会出现累积,误差累积到一定程度,将会造成跟踪系统跟踪错位的现象,本发明在硬件上配置了接近开关作为误差清零点,接近开关安装位置为光伏支架的起始位置的正东方。当光伏支架的回转机构运行至接近开关的位置,接近开关会向PLC发送信号,PLC会将当前检测到的回转角度和俯仰角度以及计算太阳的方位角和高度角等的相关数据清零和初始化,保障第二天的计算和检测的精度,使跟踪系统一直处在高精度的跟踪状态。
如图2所示,本发明中控制系统总电源和PLC工作电源采用单相220V、50HZ交流电源,驱动光伏支架的双轴运动的电机电源采用24V直流电源,该直流电源由开关电源VC1转换而来),电机采用低功耗的直流电机,电机与24V直流电源之间设置有中间继电器ⅠK1、中间继电器ⅡK2、中间继电器ⅢK3、中间继电器ⅣK4,由PLC发出控制信号,通过控制中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2进而控制回转电机,改变光伏面板东西向的旋转角度,通过控制中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4进而控制俯仰电机,改变光伏面板南北向的旋转角度,进而光伏矩阵自动跟踪太阳运行轨迹。
具体来说,PLC内部通过天文算法,计算得出太阳的实际高度角、方位角,再根据集成在回转电机内部的霍尔传感器检测回转机构实际旋转的回转角、根据安装在光伏组件所在网架纵梁上的角度传感器,如图11中附图标记1所示,获取俯仰机构实际旋转的俯仰角,然后计算太阳方位角与回转角之间的回转角度差值、高度角与旋转角度之间的俯仰角度差值。
根据上述俯仰角度差值,PLC输出控制信号使中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的线圈得电,进而将中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的常开主触点吸合,俯仰电机得电运行,支架开始南北向跟踪;当支架的旋转角度等于俯仰角度差值,则PLC停止输出控制信号,中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的线圈失电,进而中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的常开主触点断开,俯仰电机停止运行,俯仰机构停止跟踪。
根据上述回转角度差值,PLC输出控制信号使中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的线圈得电,进而将中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的常开主触点吸合,回转电机电得电运行,支架开始东西向旋转;当支架的旋转角度等于回转角度差值,则PLC停止输出控制信号,接中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的线圈失电,进而中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的常开主触点断开,回转电机停止运行,回转机构停止旋转。
如图5所示,光伏发电站一般都具有多个光伏发电矩阵组成,每个发电矩阵安装一套该控制装置,各个矩阵之间通过3G/4G无线通信模块进行通信连接,实现各个光伏支架的跟踪同步,减少电缆或光纤的敷设量。3G/4G无线通信模块将采集到的信息,通过Internet存储至数据服务器,再通过服务器连接工控机,可实现对光伏支架的远程运行状态的监测、远程故障检测与修复,降低电站巡查人员的工作强度,达到远程集中控制的目的。
本发明可实现对太阳东、西、南、北方向的实时跟踪。控制模式分为现地和远程控制,这两种模式下均可实现光伏支架的手动和自动运行,可通过控制箱上的旋转开关进行状态的切换。本发明中,如图8跟踪状态界面所示,界面中分别设置有“现地”和“远程”按钮,点击“现地”按钮,实现现地操作,现地操作通过操作控制箱上的按钮和开关即可实现相关功能;点击“远程”按钮,实现远程操作,远程操作时界面中设置了“东”、“西”、“南”、“北”、“东限位”、“西限位”、“北限位”、“南限位”、“停止”按钮,通过操作界面中相关按钮,实现远程的手动操作。
本发明的系统采用高性能的PLC作为控制核心,通过3G/4G无线通信模块,精确读取当地经纬度,并将数据通过无线的方式传送至PLC。PLC通过天文算法计算出太阳的方位角和高度角,再根据方位角和高度角计算出回转角和俯仰角,分别作为东西向跟踪角度和南北向跟踪角度;霍尔传感器采集俯仰支撑装置的回转角度,如果回转角度与回转角不相同,则系统会驱动回转电机运转,对太阳进行跟踪,使光伏支架的回转机构的回转角度与回转角相等,实现智能跟踪;角度传感器获取俯仰机构的俯仰角度,并与作为追踪角度的俯仰角对比,比相同则系统驱动俯仰电机调整回转角度,进而通过东西南北四个方向的调节保证太阳光线始终垂直于光伏组件面板。
如图(4)所示的跟踪控制过程为:
控制装置通电工作后,首先进行初始化设置,检测执行机构及其限位开关(电机、接近开关、东向限位开关、西向限位开关、南向限位开关、北向限位开关)的初始状态,如果存在故障,该控制装置会产生相应的报警信息并通过远程控制端的上位机或者工控机显示出来,方便操作人员查看,直至将故障排除。
如果执行机构没有故障,则首先判断PLC的时钟是否与上位机的一致或者是否在误差允许的范围内(例如5S),如果不一致或者超出范围,则通过上位机的时钟校正PLC的时钟。再通过上位机读取或者通过上位机输入当前的经度和纬度,经度和纬度信息传输给PLC,PLC接收到后,根据现有的天文算法,计算当前太阳的方位角A、高度角H、日出时间、日落时间,然后根据PLC获取的角度传感器测得的俯仰角m和霍尔传感器测得的回转角n,计算太阳方位角A与回转角n的差值(即东西向角度):A-n和高度角H与俯仰角m之间的差值(即南北向角度)。
然后进行操作模式的状态的检测:手动或自动。
手动模式下的系统流程图如图4所示,可以选择通过如图7所述界面选择需要发送信号的按钮进行信号的发送,或者通过箱体上的旋转按钮进行信号的发送。
通过手动发送信号进行手动启动或者手动停止执行机构的运行时,可通过手动调节进行电机停止的操作、电机运行的操作,电机运行时,回转电机向西运行或者向东运行,俯仰电机向南运行或向北运行,到达限位开关后停止运行。
自动模式下,通过无线3G/4G无线通信模块或以太网通信读取气象站的气象条件,当遇到下雪天气时,需要启动除雪程序,例如支架转动至南极限位置,此时支架已经倾斜,可减少雪花的堆积,同时会控制电机使支架进行抖动,对堆积的雪花进行清除。
非雨雪天气时,如果达到归零时间(即为每天的日落时间):则回转电机东向运行,达到东向限位的话, 判断是否达到清零点,即接近开关处,如果达到清零点,则PLC启动清零程序,清楚PLC内部存储的角度等数据;同时俯仰电机北向运行,达到北向限位的话,判断是否达到清零时间,达到则启动清零程序;
如果是大风、雨雪、冰雹等恶劣的天气,向PLC发送信息执行相关保护程序;如果天气正常,且到达日出时间,则进行正常的跟踪程序。具体来说,在大风、阴雨天气时,启动避风程序,避风程序为:通过读取气象站的气象条件,获取风向,根据风向,PLC发出信号将支架运行至风阻最小的位置。非大风天气的情况下,如果达到日落时间,则回转电机动向东运行,如果回转角度值n等于0°,则回转电机停止运行;且俯仰电机北向运行,如果俯仰角度值m的值为零,则俯仰电机停止运行。
本发明的上位机中设置有远程控制界面,如图7~9所示,该控制装置远程控制界面分为:运行参数界面、跟踪状态界面、报警记录界面。
运行参数界面如图7所示,该界面分为:运行指示、参数设定、数据显示和用户管理。运行指示用于指示光伏支架的运行状态;参数设定用于输入当地的经纬度和同步上层监控网络的当地时间,提高跟踪控制系统的跟踪精度和跟踪准确度。数据显示用于实时显示太阳运行轨迹的方位角、高度角,以及控制系统角度传感器和霍尔传感器反馈的光伏支架的实时位置。用户管理可用于“管理员”增加和删除登录该系统用户,修改登录密码。
跟踪状态界面如图8所示,该界面可实时显示跟踪控制装置的跟踪状态以及太阳的实际位置,还可以通过现地和远程按钮,实现现地和远程控制的切换。
报警记录界面如图9所示,该界面分为:事件记录、报警记录和数据记录。事件记录可记录和保存登录事件;报警记录可显示和记录装置相关的故障报警,方便装置发生故障时对装置的维护和检修;数据记录可显示和记录相关参数的改变,方便装置发生故障时查找相关参数的异常。
(1)高精度智能跟踪,增加恶劣天气相应的运行程序
该控制装置采用高精度的天文算法,计算太阳的运行轨迹,同时采用高精度的角度传感器检测俯仰机构的旋转角度,配备霍尔传感器检测回转机构旋转角度,形成闭环控制,实现双轴光伏支架的高精度智能跟踪。另外该系统可与电站气象站进行通信,读取气象信息,对于恶劣天气进行规避保护,减少外部环境对光伏支架造成的损坏,保证设备的正常运行。
(2)实时采集和记录系统运行的数据
该控制装置采用国际知名品牌的PLC作为数据采集和控制的核心,大大提高数据采集的实时性和稳定性,PLC将采集到的现场数据,包括:光伏支架的工作状态、限位开关的状态以及跟踪的相关数据等,进行计算和处理并存储于工业控制计算机内,方便操作人员进行调取和查看。
(3)远程在线监视功能
3G/4G无线通信模块将采集到的信息,通过Internet存储至数据服务器,可实现对光伏矩阵支架的远程运行状态的监测、远程故障检测与修复,降低电站巡查人员的工作强度,达到远程集中控制的目的。
(5)故障报警功能
该控制装置上位机软件中提供丰富的故障报警功能,包括故障报警的分类、显示、应答和归档。出现故障时,上位机界面会弹出相应的故障点以及故障排除办法,大大提高故障查找和维护的效率。
(6)报表统计功能
该控制装置上位机软件集成了丰富的报表统计功能,能以时间范围或日、周、月对历史数据、操作记录、故障报警、生产信息等形成统计报表,并存储于工业控制计算机中,方便操作人员查阅和打印。
(4)用户登录权限的设定功能
该控制装置针对光伏电站生产的实际情况,提供两种级别的管理权限,分别为:系统管理员和操作员,“系统管理员”权限具有最高的管理权限,可以添加和删除操作员权限,能够查看和修改系统全部的信息;“操作员”权限仅具有查看部分信息的权限。通过权限的设定,提高装置的安全级别,保障装置稳定的运行。
本发明具有一下效果:
(1)光伏跟踪支架的多地点、多终端远程无线监控和管理
3G/4G无线通信模块将采集到的现场运行参数,通过Internet存储至服务器,实现光伏跟踪支架矩阵的多地点、多平台远程监控和管理、远程故障处理和修复等功能。
(2)远程监控电站发电量,智能调整跟踪策略
该装置具备与电站集控室通信的能力,读取光伏电站发电量等相关信息,配合相关控制程序,及时调整跟踪策略,实现光伏电站在不同时段均可达到最大发功率。
(3)各跟踪支架之间进行无线通信,自动校正跟踪姿态
光伏电厂现场各个跟踪支架通过3G/4G无线信号,实现互联互通,对各个矩阵驱动电机的运行数据进行比较,自动校正偏差较大矩阵的跟踪姿态,实现各个光伏矩阵的实时同步跟踪。
(4)定时、定点清除运行累计误差
由于机械制造以及角度计算都存在误差,如果这些误差不进行及时修正,则会出现累积,误差累积到一定程度,将会造成跟踪系统跟踪错位的现象,为解决该问题,该系统在硬件上配置了接近开关,定位安装位置为正东方;PLC程序上设置了误差清零点,每天日落后,按照程序光伏支架会执行自动归位程序,如果到达清零点,则系统将进行复位清零,消除累计误差,使跟踪系统一直处在高精度跟踪状态。
(5)自动规避恶劣天气
该控制装置增加了规避恶劣天气的功能,通过读取电站气象站相关数据,对大风、雨雪等恶劣天气进行自动规避保护,减少恶劣天气对光伏支架的损坏,降低维护成本。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置,其特征在于:包括PLC,所述PLC上连接有:
与外部进行无线通信的无线通信装置;
显示当前光伏支架运行参数的文本显示器;
获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器;
获取当前外部环境中风速的风速仪;
获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器;
对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关;
对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关;
对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关;
对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关;
对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关;
对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机;
对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置,其特征在于:
所述PLC采用单相220V电源供电;所述单相220V电源通过开关电源(VC1)转化为24V电源后,为回转电机和俯仰电机供电;所述回转电机与开关电源(VC1)之间设置有中间继电器Ⅰ(K1)和中间继电器Ⅱ(K2);所述俯仰电机与开关电源(VC1)之间设置有中间继电器Ⅲ(K3)和中间继电器Ⅳ(K4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置,其特征在于:
还包括箱体,所述箱体上设置多个开口,开口处分别安装与PLC相连的文本显示器、指示灯和旋转开关;所述指示灯包括光伏支架朝向东向的东向指示灯、光伏支架朝向西向的西向指示灯、光伏支架朝向南向的南向指示灯、光伏支架朝向北向的北向指示灯,所述旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关、南向/北向旋转开关。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置,其特征在于:
当光伏发电站由多个光伏发电矩阵组成时,所述每个光伏发电矩阵处均设置一个控制装置,各控制装置之间通过无线通信模块进行通信,且该无线通信模块与数据服务器通信连接,数据服务器与远程控制端通信连接。
5.一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制方法,其特征在于:
PLC通过霍尔传感器获取当前光伏支架的回转角度、通过角度传感器获取当前光伏支架的俯仰角度,同时PLC根据当前的经纬度计算得出当前太阳实际的方位角和高度角,并计算回转角度和方位角的差值、俯仰角度与高度角的差值,PLC发出信号控制回转电机,使用回转角度和方位角的差值对光伏支架进行东西向的调整;PLC发送信号控制俯仰电机,使用俯仰角度与高度角的差值对光伏支架进行南北向的调整,使太阳光线始终垂直于光伏组件面板。
6.根据权利要求5所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制方法,其特征在于:
PLC根据当前的经度和纬度,计算当天的日落时间;
当达到日落时间时,PLC发出信号控制回转电机,使光伏支架东向运行,当回转角度为零度时,停止回转电机运行;PLC发送信号控制俯仰电机,使光伏支架北向运行,俯仰角度为零时,俯仰电机停止运行。
7.根据权利要求5所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制方法,其特征在于:
当到达日落时间,且光伏支架停止跟踪后,PLC发出信号控制回转电机,使光伏支架运动到起始位置,当光伏支架运行到接近开关位置时,接近开关向PLC发送信号,PLC将当前获取的光伏支架的回转角度以及计算的太阳的方位角和高度角进行清零。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108829142A (zh) * 2018-08-30 2018-11-16 深圳市安泰科建筑技术有限公司 一种一拖四光伏支架跟踪转动集中控制装置
CN109510408A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 广东保威新能源有限公司 基于霍尔传感器的太阳能跟踪控制系统及控制方法
CN109557946A (zh) * 2018-11-28 2019-04-02 湖南哲能赫新能源有限责任公司 太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法
CN112750644A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 上海良信电器股份有限公司 一种旋转开关的远程控制切换机构
CN113137940A (zh) * 2021-04-23 2021-07-20 歌尔股份有限公司 电子设备的控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN114020049A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114389529A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 合肥中南光电有限公司 一种光伏组件角度调节系统及方法
CN117434970A (zh) * 2023-12-21 2024-01-23 珠海格力电器股份有限公司 一种光伏支架控制方法、装置、介质、电子设备及支架

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201788415U (zh) * 2010-02-09 2011-04-06 郭忠文 太阳角度追踪装置及太阳能装置
WO2012046134A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Michele Giudilli Tracker apparatus for capturing solar energy and relative axis movement mechanism
CN203054609U (zh) * 2012-12-07 2013-07-10 杭州帷盛太阳能科技有限公司 双轴太阳能跟踪装置的控制系统
CN103762937A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 深圳市易能电气技术有限公司 一种mppt光伏变频器控制系统及控制方法
CN104601095A (zh) * 2015-01-13 2015-05-06 安徽萨拉尔自动化科技有限公司 光伏追踪控制器及其控制方法
CN204631633U (zh) * 2015-04-13 2015-09-09 云南师范大学 一种基于新型控制模式的太阳能跟踪系统
CN106817072A (zh) * 2017-04-05 2017-06-09 河北诺维光伏设备有限公司 一种水平旋转斜单轴光伏跟踪支架联动阵列
CN207586722U (zh) * 2017-10-31 2018-07-06 华电郑州机械设计研究院有限公司 一种基于plc的双轴光伏智能跟踪控制装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201788415U (zh) * 2010-02-09 2011-04-06 郭忠文 太阳角度追踪装置及太阳能装置
WO2012046134A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Michele Giudilli Tracker apparatus for capturing solar energy and relative axis movement mechanism
CN203054609U (zh) * 2012-12-07 2013-07-10 杭州帷盛太阳能科技有限公司 双轴太阳能跟踪装置的控制系统
CN103762937A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 深圳市易能电气技术有限公司 一种mppt光伏变频器控制系统及控制方法
CN104601095A (zh) * 2015-01-13 2015-05-06 安徽萨拉尔自动化科技有限公司 光伏追踪控制器及其控制方法
CN204631633U (zh) * 2015-04-13 2015-09-09 云南师范大学 一种基于新型控制模式的太阳能跟踪系统
CN106817072A (zh) * 2017-04-05 2017-06-09 河北诺维光伏设备有限公司 一种水平旋转斜单轴光伏跟踪支架联动阵列
CN207586722U (zh) * 2017-10-31 2018-07-06 华电郑州机械设计研究院有限公司 一种基于plc的双轴光伏智能跟踪控制装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
倪友军,等: "基于可编程逻辑控制器的光伏阵列跟踪控制系统", 江苏工程职业技术学院学报(综合版), vol. 16, no. 3, pages 1 - 3 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108829142A (zh) * 2018-08-30 2018-11-16 深圳市安泰科建筑技术有限公司 一种一拖四光伏支架跟踪转动集中控制装置
CN109557946A (zh) * 2018-11-28 2019-04-02 湖南哲能赫新能源有限责任公司 太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法
CN109510408A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 广东保威新能源有限公司 基于霍尔传感器的太阳能跟踪控制系统及控制方法
CN112750644A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 上海良信电器股份有限公司 一种旋转开关的远程控制切换机构
CN113137940A (zh) * 2021-04-23 2021-07-20 歌尔股份有限公司 电子设备的控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN114020049A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114020049B (zh) * 2021-11-05 2024-02-23 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114389529A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 合肥中南光电有限公司 一种光伏组件角度调节系统及方法
CN114389529B (zh) * 2021-11-30 2023-11-21 合肥中南光电有限公司 一种光伏组件角度调节系统及方法
CN117434970A (zh) * 2023-12-21 2024-01-23 珠海格力电器股份有限公司 一种光伏支架控制方法、装置、介质、电子设备及支架
CN117434970B (zh) * 2023-12-21 2024-04-09 珠海格力电器股份有限公司 一种光伏支架控制方法、装置、介质、电子设备及支架

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