CN116795145B - 一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统，用于解决现有跟踪控制方式要求高且效率低的问题。方法包括：控制器主机中的GNSS模块获取GPS信号，以根据GPS信号确定当前太阳角度，进而确定光伏支架的初始跟踪控制信息。获取划分区域范围的气象信息，以确定关键气象参数；基于该关键气象参数所影响的光伏结构确定对应的动态界限搜索范围，以基于所述动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，并基于跟踪控制调整信息对初始跟踪控制信息进行调整获得目标跟踪控制信息；控制器从机接收目标跟踪控制信息，控制光伏支架进行第一转轴与第二转轴进行转动，实现光伏支架的跟踪。

Description

一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统

技术领域

本说明书涉及光伏跟踪技术领域，尤其涉及一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统。

背景技术

安装在光伏支架上的光伏组件的发电效率与太阳光线的照射角度相关，在太阳光线垂直照射光伏组件表面时，光伏组件接收的太阳能最大，此时的发电效率最高。在实际应用中，通过跟踪控制器控制执行机构调节跟踪支架的角度，使得光伏组件表面与太阳光线方向垂直。然而现有的光伏跟踪控制系统多以固定及单轴控制为主，然而无论固定方式还是单轴控制方式，都无法使组件时刻与阳光保持垂直角度。相比于固定及单轴，采用双轴的控制方式可以尽可能使阳光与组件始终保持垂直角度，实现更高的发电效率。因此，为了获得更高的发电效率光伏支架的双轴跟踪控制方法十分重要。

现有双轴控制系统多采用多联动的控制方式，但这种多联动控制方式存在着故障率高，环境适应性差的缺点。且现有方式中多采用倾角传感器或者是光传感器来确定组件的运行角度的方式，但是基于传感器确定组件的运行角度实现光伏跟踪的方式由于传感器易受环境干扰的影响，其对于安装的要求较高且难以保证数据的可靠性。且现有的双轴控制系统一般仅能保证光伏组件表面与太阳光线方向垂直，在光伏组件处于恶劣天气下，则难以保证光伏组件安全性与发电效率中实现光伏支架的最优跟踪。

发明内容

为解决上述技术问题，本说明书实施例提供了一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统。

本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：

一方面，本说明书一个或多个实施例提供一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，方法包括：

S1、通过控制器主机的内置GNSS模块获取GPS信号，以根据所述GPS信号确定当前太阳角度，并基于所述当前太阳角度确定光伏支架的初始跟踪控制信息；其中，所述初始跟踪控制信息包括：初始跟踪策略、初始跟踪策略所对应的运行数据；

S2、通过所述控制器主机获取预置光伏阵列划分区域范围内的气象信息，以基于所述划分区域范围内各光伏的预置发电模型，提取与该光伏的光伏功率相对应的气象特征，并基于所述气象特征对所述气象信息进行主成分分析，获得关键气象参数；其中，所述预置光伏阵列由多个光伏组成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机；

S3、根据所述关键气象参数所影响的光伏结构，确定对应的动态界限搜索范围，并基于所述动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，以基于所述跟踪控制调整信息对所述初始跟踪控制信息进行调整，获得目标跟踪控制信息；

S4、将所述目标跟踪控制信息发送到所述控制器从机，以基于所述目标跟踪控制信息中的运行数据，控制所述光伏支架的第一转轴与第二转轴进行转动，实现光伏支架的跟踪。

另一方面，本说明书一个或多个实施例提供一种光伏支架的双轴跟踪控制系统，所述双轴跟踪控制系统至少包括光伏阵列、服务器、一个控制器主机与多个控制器从机；其中，所述服务器分别与所述控制器主机及所述控制器从机无线连接，以与所述控制器主机以及所述控制器从机进行信息交互；所述光伏阵列由多个光伏构成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机；所述控制器主机与所述控制器之间基于内置无线芯片进行信息交互；其中，所述双轴跟踪控制系统能够执行上述任一所述的方法。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

通过控制器主机与控制器从机相结合的方式进行光伏支架的跟踪控制，使得控制器从机接收控制器主机的目标跟踪控制信息进行跟踪控制，避免了各个光伏基于单独的控制器主机进行独立控制导致的成本过高的问题。基于控制器主机的GNSS模块获取GPS信息后结合天文算法的方式获得初始跟踪控制信息的方式，解决了基于传感器确定组件的运行角度实现光伏跟踪的方式易受环境干扰的问题，提高了光伏系统的稳定性。基于气象特征对气象信息进行主成分分析，确定出关键气象参数后，再根据动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，实现了在发电功率与光伏安全之间确定最优跟踪控制信息的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法的流程示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种光伏支架的双轴跟踪控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本说明书实施例提供一种光伏支架的双轴跟踪控制方法及系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

光伏是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏阵列是多片光伏模组的连接，也是更多光伏电池的连接，即基于多个光伏构成了光伏阵列，光伏阵列是一个大规模的光伏发电系统。由于太阳的照射角度总是在变化，光伏阵列中光伏的固定式光伏板无法对太阳进行跟踪导致发电效率较低，因此为了使得光伏支架可以自动跟踪太阳以提高光伏阵列整体发电量，对于光伏支架的跟踪控制十分重要。现有的光伏跟踪控制系统多以固定或单轴控制为主，组件无法时刻与阳光保持垂直角度。而双轴控制系统的2个自由度的的设计可以尽可能使阳光与组件始终保持垂直角度，实现更高的发电效率。但是现有双轴控制方式中一般仅专注于保证光伏组件和太阳光方向垂直，难以在恶劣天气下保证光伏组件安全性与发电效率中实现光伏支架的最优跟踪。因此，如图1所示本说明书实施例提供了一种光伏支架的双轴跟踪控制方法的流程示意图，该方法应用于如图2所示的双轴跟踪控制系统中，有图2可知，该双轴跟踪控制系统至少包括：光伏阵列、服务器、一个控制器主机与多个控制器从机。其中，需要说明的是服务器分别与控制器主机及控制器从机无线连接，以与控制器主机以及控制器从机进行信息交互；光伏阵列由多个光伏构成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机，且控制器主机与控制器之间基于内置无线芯片进行信息交互。如图1所示，本说明书一个或多个实施例提供的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，具体包括以下步骤：

S1、通过控制器主机的内置GNSS模块获取GPS信号，以根据所述GPS信号确定当前太阳角度，并基于所述当前太阳角度确定光伏支架的初始跟踪控制信息；其中，所述初始跟踪控制信息包括：初始跟踪策略、初始跟踪策略所对应的运行数据。

为了使得与光伏中光伏组件垂直与太阳光线，获得理想状态下的初始跟踪控制信息。本说明书实施例中根据控制器主机中的GNSS模块获取GPS信号，从而根据GPS信号确定出当前太阳角度，并根据获取的当前太阳角度确定出光伏支架的初始跟踪控制信息。其中，需要说明的是：GNSS为现有全球卫星导航Global Navigation Satellite System的缩写，还需要说明的是：初始跟踪控制信息包括了初始跟踪策略以及初始跟踪策略所对应的运行数据。

具体地，在本说明书一个或多个实施例中，步骤S1中根据GPS信号确定当前太阳角度，并基于当前太阳角度确定光伏支架的初始跟踪控制信息，具体包括以下步骤：

S11、首先控制器主机根据其内置的GNSS模块，接收全球卫星导航系统返回的包括各光伏的经度、纬度、当前日期与当前时刻等信息的GPS信号。

S12、控制器主机基于各光伏的经度、纬度与当前日期确定划分区域范围的日出时间与日落时间，并基于日出时间与日落时间划分确定不同的时间范围；其中，时间范围包括：低照度时间范围、高照度时间范围与黑暗时间范围。

步骤S12中控制器主机根据各个光伏的经度、纬度与当前日期确定出划分区域范围的日出时间与日落时间，从而根据确定出的日出时间与日落时间划分确定不同的时间范围。其中，时间范围包括：低照度时间范围、高照度时间范围与黑暗时间范围。例如：某应用场景下日出时间为上午4点、日落时间为下午7点，则可以确定下午7点到次日上午4点为黑暗时间范围；上午4点后到标准照度之前的时间范围以及下午7点前到标准照度之间的时间范围为低照度时间范围，其他时间则为高照度时间范围。其中，需要说明的是标准照度所对应的时间可以基于当前日期以及历史照度记录进行预估。

S13、控制器主机确定出当前时刻所对应的时间范围，从而判断光伏上对应的光伏支架的初始跟踪策略。其中，需要说明的是初始跟踪策略包括：太阳角度反跟踪策略、太阳角度跟踪策略、停止等待跟踪策略。

S14、若光伏的初始跟踪策略为太阳角度跟踪策略，则基于预置太阳周日视运动轨迹与当前时刻获取实际太阳角度。

步骤S14中控制器主机如果确定光伏的初始跟踪策略为太阳角度跟踪策略，即跟踪太阳角度基于太阳角度调整光伏支架，使得光伏组件与太阳光线相垂直的策略。那么此时控制器主机根据预先设置的太阳周日视运动轨迹与当前时刻获取实际太阳角度。其中，需要说明的是基于太阳周日视运动轨迹计算获得实际太阳角度的方式为现有技术，因此此处不再加以赘述。通过上述过程中基于GPS信号和天文算法也就是太阳周日视运动轨迹相结合的方式计算实际太阳角度，使得光伏系统的稳定性得到的提高。

S15、根据本地运行日志，确定GPS信号的平均接收间隔。

控制器主机在获得实际太阳角度之后，由于太阳不断运行过程中会不断产生角度，在基于实际太阳角度计算了光伏支架的调整角度后，由于太阳的运动使得光伏组件很快就偏离了垂直于太阳光线的位置直到下一次太阳角度采集时再调整角度，所以为了保证在该时间内太阳能组件充分利用光线,提升电站发电量。控制器主机需要根据运行日志，确定出GPS信号的平均接收间隔。

S16、控制器主机根据平均接收间隔，得到当前时刻所对应的后一时刻，从而根据预置太阳周日视运动轨迹与后一时刻，计算获得后一时刻所对应的太阳角度，根据后一时刻所对应的角度和实际太阳角度，预估在当前时刻和下一时刻之间光伏组件利用光线最充分的角度作为当前时刻太阳角度；其中，需要说明的是当前太阳角度包括：太阳方向角、太阳高度角。

S17、控制器主机获取垂直于实际太阳角度的目标角度值，从而根据目标角度值和光伏支架上推杆架当前各方向的长度，确定出光伏支架的初始根据控制信息；其中，需要说明的是目标角度值包括：仰角值、转角值。

进一步地，在本说明书一个或多个实施例中，为了避免实时接收GPS信号造成的GNSS模块耗电过多的问题。S1中通过控制器主机的内置GNSS模块获取GPS信号之前，方法还包括以下步骤：

S01、首先控制器主机实时监控预置光学传感器的采集信号中的突变信号；其中，需要说明的是预置光学传感器安装于在光伏的遮光板下，且预置光学传感器位于遮光板下的阴影区。

S02、如果控制器主机确定采集信号中出现突变信号，那么说明太阳角度出现了明显的偏移，此时控制器主机发出GPS信息获取指令，以使GNSS模块基于GPS信息获取指令接收GPS信号。

上述过程中基于预置光学传感器辅助判断是否开启GNSS模块进行GPS信息获取与后续跟踪的方式，减少了现有技术中实时跟踪计算造成的GNSS模块耗电多且计算分析成本大的问题。

进一步地，由于现有光伏支架的跟踪控制方式中，一般是基于一个光伏支架对应一个控制器主机形成的一机一架的跟踪控制模式，而这种方式使得光伏支架的跟踪成本大幅度上升。因此为了解决该问题，本说明书实施例中采用了控制器主机挂载GNSS模块和传感器检测模块控制器从机不挂载GNSS模块和传感器检测模块的方式，从而实现基于控制器主机与控制器从机相结合的方式来解决现有技术中光伏支架跟踪成本过高的问题。而为了使得光伏支架的双轴跟踪控制更稳定，对于控制器主机和控制器从机的布设位置是一个重要的环节，本说明书实施例中控制器主机与所述控制器从机分别对应的安装位置信息，是根据所述服务器获取的预置光伏阵列的划分区域范围与所述划分区域范围内各所述光伏所对应的评价结果而得到的，即基于该方式使得控制器主机安装在较为稳定的光伏上避免由于光伏易出现各种故障，导致的整个光伏阵列的跟踪控制受影响的问题。具体地，为了确定控制器主机所需要控制的光伏的范围，需要确定光伏阵列的划分区域范围，也就是说在本说明书一个或多个实施例中，S1之前，方法还包括：S00确定光伏阵列的划分区域范围，而S00具体包括以下步骤：

S001、首先服务器根据光伏阵列的当前区域规划状况和光伏阵列中各光伏的分布状况，确定出光伏阵列的初步划分区域范围。其中，需要说明的是当前区域规划状况包括：光伏并网规划、以及光伏并网所对应的待接入电网的负荷阈值。也就是说如果光伏阵列存在光伏并网的规划的并网范围以及该并网范围内各个光伏产电量与待接入电网的负荷阈值确定出光伏阵列的初步划分区域范围。

S002、服务器获取初步划分区域中各光伏所对应的历史故障信息与历史产电量，从而根据历史故障信息确定出各个光伏在预设时间段内的故障频次，以及故障类型。

S003、服务器根据各个光伏在预设时间内的故障频次和故障类型对应的阈值确定出光伏的第一评价值，并根据历史产电量与标准产电量的差值确定出光伏的第二评价值，将第一评价值与第二评价值相加获得光伏的评价结果。其中，需要说明的是：第一评价值为负值，第二评价值为正值。

S004、服务器根据评价结果对初步划分区域进行调整，获得获得光伏的划分区域范围，以便根据划分区域范围中各光伏所对应的评价结果，确定出控制器主机与控制器从机的布设位置。具体地，S004中根据划分区域范围中各光伏所对应的评价结果，确定控制器主机与控制器从机的布设位置，具体包括：

S0041、服务器根据评价结果对各光伏进行排序，获得光伏序列。

S0042、服务器确定出光伏序列中评价值最高的光伏所对应的光伏支架，并将该光伏支架所处位置作为控制器主机的布设位置，以对控制器主机进行安装设置。

可以理解的是评价结果越高说明光伏稳定性越高，评价结果越低说明光伏稳定性越低。即基于该方式获得评价结果后，可以使得控制器主机基于该评价结果安装在较为稳定的光伏上，从而避免由于光伏易出现各种故障，导致的整个光伏阵列的跟踪控制受影响的问题。

S0043、获取除评价值最高的光伏外，预设数量的光伏所对应的光伏支架，作为备用控制器主机的布设位置，以便对备用控制器主机进行安装设置。

即为了避免控制器主机故障导致无法接收GPS信息进行跟踪控制分析的问题。服务器选去除评价值最高的光伏外预设数量的光伏所对应的光伏支架，作为备用控制器主机的布设位置，以便对备用控制器主机进行安装设置。

S0044、服务器再根据控制器主机与备用控制器主机的布设位置，确定出控制器从机的布设位置，以便对控制器从机进行安装设置。

S2、通过所述控制器主机获取预置光伏阵列划分区域范围内的气象信息，以基于所述划分区域范围内各光伏的预置发电模型，提取与该光伏的光伏功率相对应的气象特征，并基于所述气象特征对所述气象信息进行主成分分析，获得关键气象参数；其中，所述预置光伏阵列由多个光伏组成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机。

由于天气原因例如大风天气会对光伏支架结构的稳定性造成影响，所以为了在安全性可承受范围之内获取到发电功率最高的跟踪控制方式。本说明书实施例中控制器主机获取到划分区域范围内的气象信息，从而根据划分区域内各个光伏的预置发电模型提取和该光伏的光伏功率相对应的气象特征，从对根据气象特征对气象信息进行主成分分析，进而确定出关键气象参数。

具体地，在本说明书一个或多个实施例中，步骤S2中基于划分区域范围内各光伏的预置发电模型，提取与该光伏的光伏功率相对应的气象特征，并基于气象特征对所述气象信息进行主成分分析，获得关键气象参数，具体包括以下步骤：

S21、控制器主机根据光伏的预置发电模型，获取到光伏的光伏功率与光辐射度参量之间的转换关系，从而提取转换关系中与光伏度参量相乘的系数作为与光辐射度参量相对应的调节系数；其中，需要说明的是光辐射度参量包括：阳光直射、地面反射和大气散射。

S22、控制器主机获取各调节系数的组成成分，从而基于其组成成分所对应的描述信息确定出和光伏功率直接关联的第一气象参数，例如所述描述信息中包括温度信息则与光伏功率直接关联的第一气象参数为温度。然后根据光辐射度参量的计量方式，确定出和光伏功率间接关联的第二气象参数，例如光辐射度参量基于计量光谱波长的方式进行统计，那么影响波长的气象参数即可作为与光伏功率间接关联的第二气象参数。然后根据第一气象参数和第二气象参数，提取出气象信息中相对应的信息作为所述气象特征。

S23、控制器主机根据各气象特征的变化属性将气象特征划分到第一气象特征集合与第二气象特征集合。其中，需要说明的是：第一气象特征集合中各气象特征具有近线性变化属性，第二气象特征集合中各气象特征具有非线性变化属性。

S24、根据线性降维主成分分析对第一气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第一主成分气象特征，并根据核主成分分析方式对第二气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第二主成分气象特征。

为了分别对具有线性变化属性的气象特征以及具有非线性变化属性的气象特征分别进行分析，提高分析的准确性。本说明书实施例中的控制器主机根据线性降维主成分分析对第一气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第一主成分气象特征，并根据核主成分分析方式对第二气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第二主成分气象特征。

S25、为了获得关键气象参数，控制器主机首先基于任选的聚类中心对第一气象特征与第二气象特征进行迭代聚类，获得多个聚类簇从而根据各个聚类簇中第一气象特征与第二气象特征与所述聚类中心之间的距离，确定出关键气象特征，以将关键气象特征所对应的气象参数作为关键气象参数。

S3、根据所述关键气象参数所影响的光伏结构，确定对应的动态界限搜索范围，并基于所述动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，以基于所述跟踪控制调整信息对所述初始跟踪控制信息进行调整，获得目标跟踪控制信息。

为了保证调整后的光伏支架能够在保证发电功率的条件下保证安全性。本说明书实施例中根据关键气象参数所影响的光伏结构确定对应的动态界限搜索范围，以便于在动态界限搜索范围内对跟踪控制调整信息进行寻优，避免了全局搜索过程中可能寻优到影响结构安全性的跟踪控制调整信息的问题。根据动态界限搜索范围内寻优获取到的跟踪控制调整信息，对初始跟踪控制信息进行调整，以获得当前天气下最优的目标跟踪控制信息。

具体地，在本说明书一个或多个实施例中，上述步骤S3中根据关键气象参数所影响的光伏结构，确定对应的动态界限搜索范围，并基于动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，具体包括以下过程：

S31：控制器主机通过数据库获取各关键气象参数所影响的光伏结构，以及各关键气象参数所影响的光伏结构的故障类型。

S32：控制器主机根据各个光伏的出厂设置，确定出各光伏结构的动态承受范围。其中，需要说明的是动态承受范围，是基于各光伏结构的不同故障类型所对应的临界参数值确定出的。

S33：控制器主机根据获得的所影响的光伏结构的动态承受范围，确定出当前光伏中各跟踪控制参数所对应的动态界限搜索范围。

S34：控制器主机根据预先设置的种群数量对各跟踪控制参数所对应的动态界限搜索范围进行拆分，获得预设种群数量的优化种群。其中，需要说明的是优化种群中包含了各跟踪控制参数在动态界限搜索范围的不同数值组合后获得的组合参数。

S35：控制器主机根据预先设置鲸鱼优化算法，计算出优化种群中各组合参数的适应度，进而根据各个组合参数的适应度确定出优化种群内的当前最优优化组合参数的位置。

S36：控制器主机根据预设迭代次数对优化种群内各组合参数的位置进行更新，从而根据优化种群中各更新组合参数的适应度，确定更新后优化种群的更新最优组合参数的位置。

S37：控制器主机对比当前最优组合参数的位置与更新最优组合参数的位置，以获取最优跟踪控制参数，并基于最优跟踪控制参数与目标跟踪控制信息进行对比，获得对应的跟踪控制调整信息。

S4、将所述目标跟踪控制信息发送到所述控制器从机，以基于所述目标跟踪控制信息中的运行数据，控制所述光伏支架的第一转轴与第二转轴进行转动，实现光伏支架的跟踪。

基于上述步骤S3获得目标跟踪控制信息之后，控制器从机接收该目标跟踪控制信息，从而根据目标跟踪信息中的运行数据，基于无刷电机的控制方式控制光伏支架的第一转轴与第二转轴进行转档，实现光伏支架的跟踪。其中，需要说明的是：由于现有基于2.4G频段上的ZigBee等无线传输方式进行传输时存在的环境适应性差，信号穿透能力和绕射能力弱，信号衰减大的问题，以及现有基于蓝牙、无线局域网等大量应用时，使得光伏现场的电磁环境复杂，对信号的影响大，在这种环境下控制信号很容易受到干扰甚至丢失。因此本说明书实施例中控制器主机与控制器从机之间基于433MHZ的无线传输方式进行传输，具有更前的穿透性和绕射性，对环境的抗干扰能力更强，解决了现有传输过程易受环境干扰的问题。

进一步地，当下午太阳角度很小时，如果为了保证组件太阳光垂直，那么光伏组件的倾斜角度将会很大，此时光伏组件的阴影遮挡面积会很大，遮挡的部分会拉低整个系统的发电量，此时为了最大限度地提高了发电量，在本说明书一个或多个实施例中，在基于上述步骤S3实现通过跟踪控制调整信息对所述初始跟踪控制信息进行调整，获得目标跟踪控制信息之后，方法还包括以下步骤：

S38、控制器主机获取划分区域范围的监控图像，从而监控图像确定出是否存在被遮挡的光伏；

S39、如果存在被遮挡的光伏且当前太阳角度小于预设角度阈值，那么此时控制器主机基于太阳角度反跟踪策略目标跟踪信息进行调整，具体地调整过程如下所示：

S391、首先通过上述过程中获取的监控图像，确定出被遮挡的光伏的被遮挡长度，以及遮挡该被遮挡光伏的前置光伏的阴影长度。

S392、然后控制器主机根据当前时刻确定出当前太阳运行方向的反方向，然后控制器主机根据反方向确定出目标跟踪控制信息中第一转轴和第二转轴的转动方向。

S393、控制器主机再通过预设递减值对当前太阳角度进行递减，以基于递减后的太阳角度确定出前置光伏的迭代阴影长度。

S394、如果确定阴影长度与迭代阴影长度的差值大于或等于该遮挡长度，那么控制器主机将递减后太阳角度作为待更新太阳角度，从而根据待更新太阳角度对目标跟踪控制信息进行调整。

具体地，在本说明书一个或多个实施例中，基于步骤S4实现控制器主机将目标跟踪控制信息发送给控制器从机，从而使得控制器从机基于目标跟踪控制信息中的运行数据，控制对应的光伏支架进行第一转轴与第二转轴进行转动，实现光伏支架的跟踪之后，方法还包括以下步骤：

S5、通过服务器获取划分区域范围的监控视频，以基于预设时间间隔提取监控图像中的关键帧。

S6、通过服务器将提取出的关键帧输入到预置图像识别模型中，从而确定出划分区域范围内不同步的异常光伏支架。

S7、通过服务器获取该异常光伏支架所对应的异常光伏，以基于异常光伏中的电机编码器来获得电机的转动圈数，并获取所述异常光伏中的减速箱结构参数，以基于转动圈数与减速箱结构参数确定出异常光伏支架的实际转动角度。

S8、通过服务器根据获取到的实际转动角度与目标跟踪控制信息确定异常光伏是否存在转动误差。

S9、如果确定存在转动误差，那么就通过服务器获取该异常光伏的本地运行日志，从而根据本地运行日志获取该异常光伏的自动纠正数据与撞限位数据。

S10、然后服务器根据该异常光伏的自动纠正数据与撞限位数据，对异常光伏进行故障判断，以结束该异常光伏上光伏支架的跟踪控制即上述的停止等待跟踪策略。

在本说明书某应用场景下，在倾斜角度到达硬限位时电机受到的力变大，电机运行中的电流也会变大，利用这种方式来确定硬限位也就确定了组件运行的实际角度。同时利用这种编码器和电流检测相结合的方式也可以进行角度的纠正以及故障的排查。当运行中控制系统保存的角度与实际角度出现偏差时，运行过程中会出现撞限位的情况，此时检测到的电流会增大，如果出现撞限位之后会角度重新初始化从而保证系统的正常运行。

如图2所示，本说明书一个或多个实施例中提供了一种光伏支架的双轴跟踪控制系统，双轴跟踪控制系统至少包括光伏阵列、服务器、一个控制器主机与多个控制器从机；其中，所述服务器分别与所述控制器主机及所述控制器从机无线连接，以与所述控制器主机以及所述控制器从机进行信息交互；所述光伏阵列由多个光伏构成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机；所述控制器主机与所述控制器之间基于内置无线芯片进行信息交互；其中双轴跟踪控制系统能够执行上述任一所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通过控制器主机的内置GNSS模块获取GPS信号，以根据所述GPS信号确定当前太阳角度，并基于所述当前太阳角度确定光伏支架的初始跟踪控制信息；其中，所述初始跟踪控制信息包括：初始跟踪策略、初始跟踪策略所对应的运行数据；

S2、通过所述控制器主机获取预置光伏阵列划分区域范围内的气象信息，以基于所述划分区域范围内各光伏的预置发电模型，提取与该光伏的光伏功率相对应的气象特征，并基于所述气象特征对所述气象信息进行主成分分析，获得关键气象参数；其中，所述预置光伏阵列由多个光伏组成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机；

S3、根据所述关键气象参数所影响的光伏结构，确定对应的动态界限搜索范围，并基于所述动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，以基于所述跟踪控制调整信息对所述初始跟踪控制信息进行调整，获得目标跟踪控制信息；

S4、将所述目标跟踪控制信息发送到所述控制器从机，以基于所述目标跟踪控制信息中的运行数据，控制所述光伏支架的第一转轴与第二转轴进行转动，实现光伏支架的跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S1中根据所述GPS信号确定当前太阳角度，并基于所述当前太阳角度确定光伏支架的初始跟踪控制信息，具体包括：

S11、根据所述控制器主机内置GNSS模块，接收全球卫星导航系统返回的GPS信号；其中，所述GPS信号包括：各所述光伏的经度、纬度、当前日期与当前时刻；

S12、基于各所述光伏的经度、纬度与当前日期确定所述划分区域范围的日出时间与日落时间，并基于所述日出时间与所述日落时间划分确定不同的时间范围；其中，所述时间范围包括：低照度时间范围、高照度时间范围与黑暗时间范围；

S13、确定所述当前时刻所对应的时间范围，以判断所述光伏上光伏支架的初始跟踪策略；其中，所述初始跟踪策略包括：太阳角度反跟踪策略、太阳角度跟踪策略、停止等待跟踪策略；

S14、若所述光伏的初始跟踪策略为太阳角度跟踪策略，则基于预置太阳周日视运动轨迹与当前时刻获取实际太阳角度；

S15、根据本地运行日志，确定GPS信号的平均接收间隔；

S16、根据所述平均接收间隔，得到所述当前时刻所对应的后一时刻，以基于所述预置太阳周日视运动轨迹与后一时刻，计算后一时刻所对应的太阳角度，并基于实际太阳角度与后一时刻所对应的太阳角度，预估当前时刻太阳角度；其中，所述当前太阳角度包括：太阳方向角、太阳高度角；

S17、获取垂直于所述实际太阳角度的目标角度值，以基于所述目标角度值与所述光伏中推杆架当前各方向的长度，确定所述光伏支架的初始跟踪控制信息；其中，所述目标角度值包括：仰角值、转角值。

3.根据权利要求2所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，S1中通过控制器主机的内置GNSS模块获取GPS信号之前，所述方法还包括：

S01、通过所述控制器主机实时监控预置光学传感器的采集信号中的突变信号；其中，所述预置光学传感器安装于所述光伏的遮光板下，且所述预置光学传感器位于所述遮光板下的阴影区；

S02、若确定所述采集信号中出现突变信号，则所述控制器主机发出GPS信息获取指令，以使所述GNSS模块基于所述GPS信息获取指令接收GPS信号。

4.根据权利要求1所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S2中基于所述划分区域范围内各光伏的预置发电模型，提取与该光伏的光伏功率相对应的气象特征，并基于所述气象特征对所述气象信息进行主成分分析，获得关键气象参数，具体包括：

S21、根据所述光伏的预置发电模型，获取所述光伏的光伏功率与光辐射度参量之间的转换关系，以提取所述转换关系中与所述光辐射度参量相乘的系数作为与所述光辐射度参量相对应的调节系数；其中，所述光辐射度参量包括：阳光直射、地面反射和大气散射；

S22、获取各所述调节系数的组成成分，以基于所述组成成分所对应的描述信息确定与所述光伏功率直接关联的第一气象参数，并基于所述光辐射度参量的计量方式确定与所述光伏功率间接关联的第二气象参数；以基于所述第一气象参数与所述第二气象参数，提取所述气象信息中相对应的信息作为所述气象特征；

S23、基于各所述气象特征的变化属性将所述气象特征划分到第一气象特征集合与第二气象特征集合；其中，所述第一气象特征集合中各气象特征具有近线性变化属性，所述第二气象特征集合中各气象特征具有非线性变化属性；

S24、根据线性降维主成分分析对所述第一气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第一主成分气象特征，并根据核主成分分析方式对所述第二气象特征集合中各气象特征进行处理，获得第二主成分气象特征；

S25、对所述第一气象特征与所述第二气象特征基于任选的聚类中心进行迭代聚类，获得多个聚类簇以基于各聚类簇中所述第一气象特征与所述第二气象特征距离所述聚类中心的距离，确定关键气象特征，以将所述关键气象特征所对应的气象参数作为关键气象参数。

5.根据权利要求1所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S3中根据所述关键气象参数所影响的光伏结构，确定对应的动态界限搜索范围，并基于所述动态界限搜索范围寻优获取跟踪控制调整信息，具体包括：

S31：通过数据库获取各关键气象参数所影响的光伏结构，以及各关键气象参数所影响的光伏结构的故障类型；

S32：基于所述光伏的出厂设置确定各光伏结构的动态承受范围；其中，所述动态承受范围基于各光伏结构的各所述故障类型所对应的临界参数值确定；

S33：基于所影响的光伏结构的动态承受范围，确定当前光伏中各跟踪控制参数所对应的动态界限搜索范围；

S34：基于预设种群数量对各跟踪控制参数所对应的动态界限搜索范围进行拆分，获得预设种群数量的优化种群；其中，所述优化种群中包含各跟踪控制参数在动态界限搜索范围的不同数值组合后获得的组合参数；

S35：基于预置鲸鱼优化算法计算所述优化种群中各组合参数的适应度，以确定所述优化种群内的当前最优组合参数的位置；

S36：基于预设迭代次数对所述优化种群内各组合参数的位置进行更新，以基于所述优化种群中各更新组合参数的适应度，确定更新后优化种群的更新最优组合参数的位置；

S37：对比所述当前最优组合参数的位置与所述更新最优组合参数的位置，以获取最优跟踪控制参数，并基于所述最优跟踪控制参数确定对应的跟踪控制调整信息。

6.根据权利要求2所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S3中基于所述跟踪控制调整信息对所述初始跟踪控制信息进行调整，获得目标跟踪控制信息之后，所述方法还包括：

S38、获取所述划分区域范围的监控图像，以基于所述监控图像确定是否存在遮挡的光伏；

S39、若存在遮挡的光伏且所述当前太阳角度小于预设角度阈值，则所述控制器主机基于太阳角度反跟踪策略对所述目标跟踪控制信息进行调整；

其中，所述S39具体包括：

S391、基于所述监控图像确定所述遮挡的光伏的遮挡长度，以及前置光伏的阴影长度；

S392、基于所述当前时刻确定当前太阳运行方向的反方向，以基于所述反方向确定所述目标跟踪控制信息中所述第一转轴与所述第二转轴的转动方向；

S393、所述控制器主机通过预设递减值对所述当前太阳角度进行递减，以基于递减后太阳角度确定所述前置光伏的迭代阴影长度；

S394、若确定所述前置光伏的阴影长度与所述迭代阴影长度的差值大于或等于所述遮挡长度，则所述控制器主机将所述递减后太阳角度作为待更新太阳角度，以基于所述待更新太阳角度对所述目标跟踪控制信息进行调整。

7.根据权利要求1所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S4之后，所述方法还包括：

S5、获取所述划分区域范围的监控图像，以基于预设时间间隔提取所述监控图像中的关键帧；

S6、将所述关键帧输入预置图像识别模型，以确定所述划分区域范围内不同步的异常光伏支架；

S7、获取所述异常光伏支架所对应的异常光伏，以基于所述异常光伏中的电机编码器来获得电机的转动圈数，并获取所述异常光伏中的减速箱结构参数，以基于所述转动圈数与所述减速箱结构参数确定所述异常光伏支架的实际转动角度；

S8、基于所述实际转动角度与所述目标跟踪控制信息确定所述异常光伏是否存在转动误差；

S9、若是，则获取所述异常光伏的本地运行日志，以基于所述本地运行日志获取所述异常光伏的自动纠正数据与撞限位数据；

S10、根据所述自动纠正数据与所述撞限位数据，对所述异常光伏进行故障判断，以结束所述异常光伏上光伏支架的跟踪控制。

8.根据权利要求1所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S1之前，所述方法还包括：

S00、确定光伏阵列的划分区域范围；其中，所述S00，具体包括：

S001、根据服务器获取的光伏阵列的当前区域规划状况与所述光伏阵列中各光伏的分布状况，确定所述光伏阵列的初步划分区域范围；其中，所述当前区域规划状况包括：光伏并网规划、与光伏并网所对应的待接入电网的负荷阈值；

S002、获取所述服务器基于初步划分区域中各光伏所对应的历史故障信息与历史产电量，以基于历史故障信息确定各所述光伏在预设时间段内的故障频次，以及故障类型；

S003、根据所述服务器对所述故障频次与所述故障类型对应的阈值进行分析，确定所述光伏的第一评价值，并基于所述历史产电量与标准产电量的差值确定所述光伏的第二评价值，结合所述第一评价值与所述第二评价值获得所述光伏的评价结果；其中，所述第一评价值为负值，第二评价值为正值；

S004、基于评价结果对所述初步划分区域进行调整，获得所述光伏的划分区域范围，以便根据所述划分区域范围中各所述光伏所对应的评价结果，确定控制器主机与控制器从机的布设位置。

9.根据权利要求8所述的一种光伏支架的双轴跟踪控制方法，其特征在于，所述S004中根据所述划分区域范围中各所述光伏所对应的评价结果，确定控制器主机与控制器从机的布设位置，具体包括：

S0041、基于所述服务器获取到的所述评价结果对各所述光伏进行排序，获得光伏序列；

S0042、确定所述光伏序列中评价值最高的光伏所对应的光伏支架，将所述光伏支架所处位置作为所述控制器主机的布设位置，以对所述控制器主机进行安装设置；

S0043、获取除所述评价值最高的光伏外，预设数量的光伏所对应的光伏支架，作为备用控制器主机的布设位置，以便对所述备用控制器主机进行安装设置；

S0044、根据所述控制器主机与所述备用控制器主机的布设位置，确定所述控制器从机的布设位置，以便对所述控制器从机进行安装设置。

10.一种光伏支架的双轴跟踪控制系统，其特征在于，所述双轴跟踪控制系统至少包括光伏阵列、服务器、一个控制器主机与多个控制器从机；其中，所述服务器分别与所述控制器主机及所述控制器从机无线连接，以与所述控制器主机以及所述控制器从机进行信息交互；所述光伏阵列由多个光伏构成，且各光伏所对应的光伏支架上至少设置有一个控制器主机或一个控制器从机；所述控制器主机与所述控制器之间基于内置无线芯片进行信息交互；其中，所述双轴跟踪控制系统能够执行上述权利要求1-9任一所述的方法。