CN201497914U - 太阳能能源站同步跟踪控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能能源站同步跟踪控制系统，包括太阳能光伏发电机组，太阳能跟踪控制器、计算机信息处理控制系统、逆变器、太阳能蓄电池和风向风力计。太阳能光伏发电机组内的各太阳能光伏发电装置均带有可受控的方位角传动电机和高度角传动电机；太阳能跟踪控制器带有太阳能跟踪传感器，计算机信息处理控制系统包括I/O通讯接口卡、A/D数据采集卡和工控计算机。工控计算机从太阳能跟踪控制器、逆变器、太阳能蓄电池和风向风力计中采集到各项数据，经分析比对，对太阳能光伏发电机组内的每个太阳能光伏发电装置进行实时控制，使其对太阳进行全程跟踪；该系统还可根据环境温度、光强和风力风速发出指令，回避大风大雪的袭击和保证能源站安全运行。

Description

太阳能能源站同步跟踪控制系统
技术领域
本实用新型属于太阳能应用技术领域，涉及一种太阳能能源站同步跟踪控制系统。
背景技术
随着太阳能应用技术的发展，近年来太阳能电站也大量增多，人们对太阳能电站的要求也越来越高，一是要求提高太阳能发电效率，特别是希望太阳能电池板能够满足有效日照时间内的全程跟踪；二是能够具有避风功能，也就是遭遇到大风时，太阳能电池板旋转到最小的迎风位置，降低故障发生率；三是希望提高其远程监控监测自动化水平，具备实时数据采集和现场控制能力。现有的大部分太阳能电站安装的太阳能电池板，其朝向是固定的，不能跟随太阳照射位置的变化而变化，有限时间内损失了大量的太阳能量，降低了太阳能电池板的发电效率；即使采用了太阳自动跟踪装置，也是小型化及分散性的，但因没有测风避风功能，不能抵挡大风大雪的袭击，一旦遭遇大风大雪，损坏严重；再就太阳能电站的监测监控仍然采用传统的人工记录方式，费人耗时，不能及时监测到整个系统的实时运行状态，尤其在边远地区，太阳能电站经常处于无人监管的状态之中。针对以上太阳能电站使用中存在的问题，迫切需要开发研制具有太阳能同步跟踪功能、抗风避风和远程监测监控的太阳能能源站同步跟踪控制系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有太阳能同步跟踪功能、抗风避风的太阳能能源站同步跟踪控制系统。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种太阳能能源站同步跟踪控制系统，包括太阳能光伏发电机组，太阳能跟踪控制器、计算机信息处理控制系统、逆变器、太阳能蓄电池和风向风力计；
太阳能光伏发电机组包括N个太阳能光伏发电装置，各个太阳能光伏发电装置相互连接并网，经逆变器与太阳能蓄电池电连接，每个太阳能光伏发电装置均带有可受控的方位角传动电机M1和可受控的高度角传动电机M2；
N个太阳能光伏发电装置中至少有一个太阳能光伏发电装置带有电流电压表、电池板表面测温计和电池板表面光强计；
太阳能跟踪控制器带有太阳能跟踪传感器、方位角传动电机和高度角传动电机；
风向风力计带有环境温度计、环境光强仪和测风计；
计算机信息处理控制系统包括I/O通讯接口卡、A/D数据采集卡、工控计算机和总控制台；
工控计算机通过A/D数据采集卡经转换电路分别与太阳能跟踪控制器中的太阳能跟踪传感器电连接，且与逆变器、太阳能蓄电池和风向风力计电连接，还与太阳能光伏发电装置中带有的电流电压表、电池板表面测温计和电池板表面光强计电连接；
工控计算机通过I/O通讯接口卡与太阳能发电机组内各个太阳能光伏发电装置的方位角传动电机M1和高度角传动电机M2电连接，工控计算机通过I/O通讯接口卡与太阳能跟踪控制器中的方位角传动电机和高度角传动电机电连接，还与总控制台3-5的防风保护开关K2、蓄电池充放电开关K2、系统控制总开关K3、系统复位开关K4和系统参数设定器C电连接。
所述太阳能跟踪控制器包括底座、传感器安装支架、太阳能跟踪传感器、方位角转动组件和高度角转动组件；
所述方位角转动组件包括方位角转动支架、方位角转动立轴、具有自锁功能的蜗轮蜗杆传动副和方位角传动电机；所述方位角转动支架底板与轴套固定连接，且轴套与方位角转动立轴键连接，方位角转动立轴经轴承与底座转动连接，且经蜗杆传动副与固定在底座上的方位角传动电机的输出轴相连接；
所述高度角转动组件包括高度角转动横轴、销齿导轨、销齿齿链、销齿齿轮和高度角传动电机，高度角转动横轴固定在太阳能电池板支架的背阳面上，且两端与方位角转动支架的两臂顶端轴承连接；销齿导轨内装有销齿齿链，销齿导轨两端固定在太阳能电池板支架的上、下两侧；所述销齿齿轮安装在方位角转动支架中部的水平翼板上，且与销齿齿链滚动连接，销齿齿轮的轮轴与高度角转动横轴平行，且销齿齿轮的轮轴与固定在水平翼板上的高度角转动电机的输出轴相连接；
所述太阳能跟踪传感器固定在传感器安装支架的向阳面上。
所述太阳能跟踪传感器包括筒体以及设置在筒体内的通道隔板、交叉隔板、横隔板和传感器电路板，所述筒体为上端开口，下端带有底盖的壳体，在筒体的内腔中置有一横隔板，通道隔板和交叉隔板装在横隔板上方，横隔板上方腔体被通道隔板分割成水平通道和垂直通道，位于筒体中心的水平通道和垂直通道交叉处又被交叉隔板完全隔断，横隔板上方腔体形成右侧通道、左侧通道、上侧通道和下侧通道；右光敏电阻RT1固定在右侧通道内的横隔板上，左光敏电阻RT3固定在左侧通道内的横隔板上，上光敏电阻RT2固定在上侧通道内的横隔板上，下光敏电阻RT4固定在下侧通道内的横隔板上；传感器电路板装在横隔板下方，且右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、上光敏电阻RT2和下光敏电阻RT4均与传感器电路板电连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点；一是该太阳能能源站同步跟踪控制系统具有太阳能同步跟踪能力，它通过太阳能跟踪控制器对太阳进行全程跟踪，并集中控制太阳能光伏发电机组内的每个太阳能光伏发电装置的方位角传动电机M1和高度角传动电机M2，使太阳能电池板始终对准太阳，大大提高太阳能能源站的发电能力。二是该太阳能能源站同步跟踪控制系统计算机进行实时数据采集和现场控制，纪录太阳能光伏发电装置的发电能力、发电量、电流电压值、蓄电池容量等数据，实现了远程监控监测，提高了太阳能能源站的自动化管理水平。三是该太阳能能源站同步跟踪控制系统在检测太阳方位角和高度角的同时，还对环境温度、风向风力、光照强度等情况进行检测，当风力与风向不利于太阳能光伏发电装置跟踪太阳方位时，计算机会发出指令，使太阳能电池板旋转到最小迎风位置，回避大风大雪的袭击，保证太阳能能源站安全运行。
附图说明
图1是本实用新型的太阳能能源站体系分布示意图；
图2是本实用新型的太阳能能源站同步跟踪控制系统数据采集和传输框图；
图3是本实用新型的太阳能跟踪控制器2剖视示意图；
图4是本实用新型的太阳能跟踪传感器2-2结构的立体示意图；
图5是本实用新型的太阳能跟踪传感器2-2的俯视示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细地说明。
如图1所示，一种太阳能能源站同步跟踪控制系统，包括太阳能光伏发电机组1，太阳能跟踪控制器2、计算机信息处理控制系统3、逆变器4、太阳能蓄电池5和风向风力计6；
太阳能光伏发电机组1包括N个太阳能光伏发电装置1-1、1-2、1-3、......、1-N，各个太阳能光伏发电装置1-1、1-2、1-3、......、1-N相互连接并网经逆变器4与太阳能蓄电池5电连接。
如图2所示，N个太阳能光伏发电装置1-1、1-2、1-3、......、1-N均带有可受控的方位角传动电机M1和可受控的高度角传动电机M2；且其中至少有一个太阳能光伏发电装置1-N带有电流电压表1-N-1、电池板表面测温计1-N-2和电池板表面光强计1-N-3；
太阳能跟踪控制器2带有太阳能跟踪传感器2-2、方位角传动电机2-3-6和高度角传动电机2-4-4；
风向风力计6带有环境温度计6-1、环境光强仪6-2和测风计6-3；
计算机信息处理控制系统3包括I/O通讯接口卡3-2、A/D数据采集卡3-3、工控计算机3-1和总控制台3-5；
工控计算机3-1通过A/D数据采集卡3-3经转换电路3-4分别与太阳能跟踪控制器2中的太阳能跟踪传感器2-2电连接，且与逆变器4、太阳能蓄电池5和风向风力计6电连接，还与太阳能光伏发电装置1-N中带有的电流电压表1-N-1、电池板表面测温计1-N-2和电池板表面光强计1-N-3电连接；
工控计算机3-1通过I/O通讯接口卡3-2与太阳能发电机组1内各个太阳能光伏发电装置1-1、1-2、1-3、......、1-N的方位角传动电机M1和高度角传动电机M2电连接，工控计算机3-1通过I/O通讯接口卡3-2与太阳能跟踪控制器2中的方位角传动电机2-3-6和高度角传动电机2-4-4电连接，还与总控制台3-5的防风保护开关K2、蓄电池充放电开关K2、系统控制总开关K3、系统复位开关K4和系统参数设定器C电连接。
如图3所示，太阳能跟踪控制器2包括底座2-5、传感器安装支架2-1、太阳能跟踪传感器2-2、方位角转动组件2-3和高度角转动组件2-4；
所述方位角转动组件2-3包括方位角转动支架2-3-1、方位角转动立轴2-3-4、具有自锁功能的蜗轮蜗杆传动副2-3-5和方位角传动电机2-3-6；所述方位角转动支架2-3-1底板与轴套2-3-2固定连接，且轴套2-3-2与方位角转动立轴2-3-4键连接，方位角转动立轴2-3-4经轴承与底座2-5转动连接，且经蜗杆传动副2-3-5与固定在底座2-5上的方位角传动电机2-3-6的输出轴相连接；
所述高度角转动组件2-4包括高度角转动横轴2-4-1、销齿导轨2-4-3、销齿齿链2-4-5、销齿齿轮2-4-2和高度角传动电机2-4-4，高度角转动横轴2-4-1固定在太阳能电池板支架2-1的背阳面上，且两端与方位角转动支架2-3-1的两臂顶端轴承连接；销齿导轨2-4-3内装有销齿齿链4-2-5，销齿导轨2-4-3两端固定在太阳能电池板支架2-1的上、下两侧；所述销齿齿轮2-4-2安装在方位角转动支架2-3-1中部的水平翼板上，且与销齿齿链4-2-5滚动连接，销齿齿轮2-4-2的轮轴与高度角转动横轴2-4-1平行，且销齿齿轮2-4-2的轮轴与固定在水平翼板上的高度角转动电机2-4-4的输出轴相连接；
太阳能跟踪传感器2-2固定在传感器安装支架2-1的向阳面上。
如图4和图5所示，所述太阳能跟踪传感器2-2包括筒体2-2-1以及设置在筒体2-2-1内的通道隔板2-2-3、交叉隔板2-2-4、横隔板2-2-2和传感器电路板2-2-5，所述筒体2-2-1为上端开口，下端带有底盖的壳体，在筒体2-2-1的内腔中置有一横隔板2-2-2，通道隔板2-2-3和交叉隔板2-2-4装在横隔板2-2-2上方，横隔板2-2-2上方腔体被通道隔板2-2-3分割成水平通道和垂直通道，位于筒体2-2-1中心的水平通道和垂直通道交叉处又被交叉隔板2-2-4完全隔断，横隔板2-2-2上方腔体形成右侧通道2-2-6、左侧通道2-2-8、上侧通道2-2-7和下侧通道2-2-9；右光敏电阻RT1固定在右侧通道2-2-6内的横隔板2-2-2上，左光敏电阻RT3固定在左侧通道2-2-8内的横隔板2-2-2上，上光敏电阻RT2固定在上侧通道2-2-7内的横隔板2-2-2上，下光敏电阻RT4固定在下侧通道2-2-9内的横隔板2-2-2上；传感器电路板2-2-5装在横隔板2-2-2下方，且右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、上光敏电阻RT2和下光敏电阻RT4均与传感器电路板2-2-5电连接。

Claims (3)

1.一种太阳能能源站同步跟踪控制系统，其特征在于：
包括太阳能光伏发电机组(1)，太阳能跟踪控制器(2)、计算机信息处理控制系统(3)、逆变器(4)、太阳能蓄电池(5)和风向风力计(6)；
太阳能光伏发电机组(1)包括N个太阳能光伏发电装置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)，各个太阳能光伏发电装置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)相互连接并网经逆变器(4)与太阳能蓄电池(5)电连接，每个太阳能光伏发电装置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)均带有可受控的方位角传动电机(M1)和可受控的高度角传动电机(M2)；
N个太阳能光伏发电装置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)中至少有一个太阳能光伏发电装置(1-N)带有电流电压表(1-N-1)、电池板表面测温计(1-N-2)和电池板表面光强计(1-N-3)；
太阳能跟踪控制器(2)带有太阳能跟踪传感器(2-2)、方位角传动电机(2-3-6)和高度角传动电机(2-4-4)；
风向风力计(6)带有环境温度计(6-1)、环境光强仪(6-2)和测风计(6-3)；
计算机信息处理控制系统(3)包括I/O通讯接口卡(3-2)、A/D数据采集卡(3-3)、工控计算机(3-1)和总控制台(3-5)；
工控计算机(3-1)通过A/D数据采集卡(3-3)经转换电路(3-4)分别与太阳能跟踪控制器(2)中的太阳能跟踪传感器(2-2)电连接，且与逆变器(4)、太阳能蓄电池(5)和风向风力计(6)电连接，还与太阳能光伏发电装置(1-N)中带有的电流电压表(1-N-1)、电池板表面测温计(1-N-2)和电池板表面光强计(1-N-3)电连接；
工控计算机(3-1)通过I/O通讯接口卡(3-2)与太阳能发电机组(1)内各个太阳能光伏发电装置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)的方位角传动电机(M1)和高度角传动电机(M2)电连接，工控计算机(3-1)通过I/O通讯接口卡(3-2)与太阳能跟踪控制器(2)中的方位角传动电机(2-3-6)和高度角传动电机(2-4-4)电连接，还与总控制台(3-5)的防风保护开关K2、蓄电池充放电开关K2、系统控制总开关K3、系统复位开关K4和系统参数设定器C电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能能源站同步跟踪控制系统，其特征在于：太阳能跟踪控制器(2)包括底座(2-5)、传感器安装支架(2-1)、太阳能跟踪传感器(2-2)、方位角转动组件(2-3)和高度角转动组件(2-4)；
所述方位角转动组件(2-3)包括方位角转动支架(2-3-1)、方位角转动立轴(2-3-4)、具有自锁功能的蜗轮蜗杆传动副(2-3-5)和方位角传动电机(2-3-6)；所述方位角转动支架(2-3-1)底板与轴套(2-3-2)固定连接，且轴套(2-3-2)与方位角转动立轴(2-3-4)键连接，方位角转动立轴(2-3-4)经轴承与底座(2-5)转动连接，且经蜗杆传动副(2-3-5)与固定在底座(2-5)上的方位角传动电机(2-3-6)的输出轴相连接；
所述高度角转动组件(2-4)包括高度角转动横轴(2-4-1)、销齿导轨(2-4-3)、销齿齿链(2-4-5)、销齿齿轮(2-4-2)和高度角传动电机(2-4-4)，高度角转动横轴(2-4-1)固定在太阳能电池板支架(2-1)的背阳面上，且两端与方位角转动支架(2-3-1)的两臂顶端轴承连接；销齿导轨(2-4-3)内装有销齿齿链(4-2-5)，销齿导轨(2-4-3)两端固定在太阳能电池板支架(2-1)的上、下两侧；所述销齿齿轮(2-4-2)安装在方位角转动支架(2-3-1)中部的水平翼板上，且与销齿齿链(4-2-5)滚动连接，销齿齿轮(2-4-2)的轮轴与高度角转动横轴(2-4-1)平行，且销齿齿轮(2-4-2)的轮轴与固定在水平翼板上的高度角转动电机(2-4-4)的输出轴相连接；
所述太阳能跟踪传感器(2-2)固定在传感器安装支架(2-1)的向阳面上。
3.根据权利要求2所述的太阳能能源站同步跟踪控制系统，其特征在于：所述太阳能跟踪传感器(2-2)包括筒体(2-2-1)以及设置在筒体(2-2-1)内的通道隔板(2-2-3)、交叉隔板(2-2-4)、横隔板(2-2-2)和传感器电路板(2-2-5)，所述筒体(2-2-1)为上端开口，下端带有底盖的壳体，在筒体(2-2-1)的内腔中置有一横隔板(2-2-2)，通道隔板(2-2-3)和交叉隔板(2-2-4)装在横隔板(2-2-2)上方，横隔板(2-2-2)上方腔体被通道隔板(2-2-3)分割成水平通道和垂直通道，位于筒体(2-2-1)中心的水平通道和垂直通道交叉处又被交叉隔板(2-2-4)完全隔断，横隔板(2-2-2)上方腔体形成右侧通道(2-2-6)、左侧通道(2-2-8)、上侧通道(2-2-7)和下侧通道(2-2-9)；右光敏电阻(RT1)固定在右侧通道(2-2-6)内的横隔板(2-2-2)上，左光敏电阻(RT3)固定在左侧通道(2-2-8)内的横隔板(2-2-2)上，上光敏电阻(RT2)固定在上侧通道(2-2-7)内的横隔板(2-2-2)上，下光敏电阻(RT4)固定在下侧通道(2-2-9)内的横隔板(2-2-2)上；传感器电路板(2-2-5)装在横隔板(2-2-2)下方，且右光敏电阻(RT1)、左光敏电阻(RT3)、上光敏电阻(RT2)和下光敏电阻(RT4)均与传感器电路板(2-2-5)电连接。
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