ES2273576A1 - Solar control equipment for photovoltaic concentrators adjusts parameters internally after errors are automatically collected - Google Patents

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ES2273576A1 ES200501330A ES200501330A ES2273576A1 ES 2273576 A1 ES2273576 A1 ES 2273576A1 ES 200501330 A ES200501330 A ES 200501330A ES 200501330 A ES200501330 A ES 200501330A ES 2273576 A1 ES2273576 A1 ES 2273576A1
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Abstract

Electronic controller calculates, processes and measures electrical variables, and integrates an internal clock, an electronic module for controlling an electrical motor, current and voltage sensors, a global solar radiation sensor, and sensors of rotary axes. Connection of sensors and commutation modules of power line of photovoltaic concentrators are integrated in equipment. Solar events are calculated based on time and generic model of errors in installation and fabrication of concentrators or internal clock. Parameters are internally adjusted after automatically collecting the errors. An independent claim is also included for a control method.

Description

Equipo y procedimiento de control de seguimiento solar con autocalibración para concentradores fotovoltaicos.Equipment and follow-up control procedure solar with self-calibration for photovoltaic concentrators.

La presente invención se refiere a un Equipo de Control de Seguimiento Solar con capacidad de autocalibración para concentradores fotovoltaicos. El presente equipo es capaz de controlar el seguimiento solar de concentradores fotovoltaicos en uno o dos ejes en cualquier disposición, con muy alta precisión.The present invention relates to an Equipment of Solar Tracking Control with self-calibration capability for photovoltaic concentrators The present team is capable of control the solar tracking of photovoltaic concentrators in one or two axes in any arrangement, with very high precision.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Los seguidores solares mecánicos que portan en su superficie de montaje sistemas ópticos para la concentración de la radiación solar directa, y su posterior conversión en electricidad a través de procesos térmicos o fotovoltaicos, requieren una precisión de apuntamiento al sol tanto mayor cuanto mayor es el factor de concentración empleado. Así pues la precisión requerida, en estos sistemas, queda por lo general por debajo del grado, y frecuentemente en el rango de la décima de grado. Si se tienen en cuenta las grandes dimensiones de las superficies de montaje, o aperturas, de estos seguidores, actualmente en el rango aproximado de los 25-250 m^{2}, se advierte la dificultad de su apuntamiento al sol con tales precisiones. Para lograr este objetivo por una parte es condición necesaria que el seguidor solar cumpla estrictas especificaciones de rigidez, y que su transmisión proporcione una alta resolución de posicionamiento. Por la otra se requiere un equipo capaz de controlar de modo permanente el seguimiento solar con la precisión especificada, sin que esta se vea interferida o deteriorada por la aparición de nubes, y que alternativamente gestione eficazmente las situaciones de interrupción del seguimiento solar, bien durante la noche, o por causa de vientos elevados que pongan en riesgo la estructura del seguidor, o temperaturas en exceso altas en los receptores de la luz concentrada que puedan llegar a dañarlos.The mechanical solar trackers that carry on its mounting surface optical systems for the concentration of direct solar radiation, and its subsequent conversion into electricity through thermal or photovoltaic processes, they require an accuracy of pointing to the sun as much as The higher the concentration factor used. So the precision required, in these systems, it is usually below the grade, and often in the tenth grade range. Whether they take into account the large dimensions of the surfaces of assembly, or openings, of these followers, currently in the range Approximately 25-250 m2, the difficulty of pointing to the sun with such precisions. For achieving this objective on the one hand is a necessary condition that the solar tracker meets strict stiffness specifications, and that Its transmission provides high positioning resolution. On the other hand, a device capable of controlling so is required. permanent solar tracking with the specified accuracy, without that it is interfered with or deteriorated by the appearance of clouds, and that alternatively effectively manage the situations of interruption of solar tracking, either during the night, or by cause of high winds that put at risk the structure of the follower, or excessively high temperatures in the light receptors concentrated that can damage them.

Hasta la fecha el control de seguimiento solar ha sido abordado fundamentalmente por dos caminos, (i) basándose en sensores de apuntamiento que realimentan el control de los motores que accionan la rotación de los ejes del seguidor solar (ii) mediante equipos basados en microcontroladores o microprocesadores que a partir del computo de efemérides solares obtienen las coordenadas del sol en cada instante sirviéndose estas como consigna al citado control de motores. La primera aproximación es el objeto de la Patente Española ES-488887, o de la Patente de EE.UU. US-3917942, en cuya línea se han propuesto con posterioridad numerosas variaciones. El principio subyacente es la utilización de un fotodiodo de dos o cuatro segmentos de tal modo que cada eje de seguimiento queda asociado a una pareja de segmentos, y que queda montado en el interior de un colimador. Este permite, dentro del rango de una determinada apertura angular (campo de visión del sensor) impuesta por la longitud del colimador, detectar la desviación del vector solar con respecto al eje del colimador en uno o dos ejes de seguimiento, siempre que las salidas de corriente de la pareja de segmentos asociada a un eje no sean iguales, y que realimentará el control de motores con el objetivo de anular dichas desviaciones. En general estos procedimientos llamados generalmente de "lazo cerrado", si bien sencillos y baratos de implementar, y capaces de ser suficientemente precisos bajo cielos despejados, se manejan con dificultad en condiciones de nubosidad intermitente y se muestran por lo general poco eficientes para volver a localizar al sol tras periodos de ocultación o gestionar las citadas situaciones de interrupción de seguimiento solar. Además en aplicaciones de alta precisión resulta dificultoso conseguir un montaje para el sensor de tal modo que su eje de apuntamiento del coincida con el eje del sistema de concentración que monte el seguidor en su apertura, definido como aquel que maximiza la potencia eléctrica generada. Por último la experiencia de campo acumulada con estos dispositivos indica que requieren mantenimiento y calibración periódica. En suma si bien el control de seguimiento solar en lazo cerrado puede resultar efectivo en aplicaciones de medida en laboratorio, donde su empleo se limita a días óptimos y en todo caso cuentan con mantenimiento y asistencia frecuente, distan de ser una solución idónea para el control de plantas solares dotadas con varias decenas de seguidores y en las que se pretende la máxima fiabilidad a largo plazo con el mantenimiento mas reducido posible. El control de seguimiento en base al cálculo de efemérides solares tiene sus primeras propuestas en la Patente Española ES-522081, o de la Patente de EE.UU. US-4215410. La disponibilidad de efemérides solares con precisiones inferiores a la centésima de grado y en muchos casos con expresiones analíticas bastante compactas, sugiere también, desde los inicios de los desarrollos en concentración solar, la posibilidad de un control de seguimiento en base a su calculo en tiempo real, son las llamadas estrategias de "lazo abierto". Con la proliferación de potentes microprocesadores y microcontroladores de bajo coste se hará viable la producción de equipos electrónicos de control de seguimiento solar, que a la par que implementan estrategias en base al calculo de efemérides solares que posibilitan una mucha mayor robustez y eficiencia en el seguimiento que la alcanzada con sensores de apuntamiento, logran una gran versatilidad en la gestión de las situaciones alternativas y emergencias, y la integración de capacidades adicionales e.g. monitorización remota, interfaz de usuario etc. que facilitan y reducen el coste de su mantenimiento.To date solar tracking control It has been approached primarily by two paths, (i) based on aiming sensors that feedback motor control that drive the rotation of the axes of the solar tracker (ii) through equipment based on microcontrollers or microprocessors that from the calculation of solar ephemeris obtain the coordinates of the sun at every moment using these as a slogan to the aforementioned motor control. The first approach is the object of Spanish Patent ES-488887, or of the Patent of USA US-3917942, in whose line they have been proposed subsequently numerous variations. The underlying principle is the use of a two or four segment photodiode in such a way that each tracking axis is associated with a pair of segments, and that is mounted inside a collimator. This allows, within the range of a certain angular aperture (field sensor vision) imposed by the length of the collimator, detect the deviation of the solar vector with respect to the axis of the collimator in one or two tracking axes, provided that the outputs of current of the pair of segments associated to an axis are not equals, and that will control motor control with the aim of cancel these deviations. In general these procedures called generally of "closed loop", although simple and cheap of implement, and able to be precise enough under skies cleared, they handle with difficulty in cloudy conditions intermittent and are generally inefficient to show relocate to the sun after periods of concealment or manage the aforementioned solar tracking interruption situations. further in high precision applications it is difficult to achieve mounting for the sensor such that its aiming axis of the match the axis of the concentration system that mounts the follower in its opening, defined as the one that maximizes the electrical power generated. Finally the field experience accumulated with these devices indicates that they require maintenance and periodic calibration. In sum, although the follow-up control closed loop solar can be effective in applications laboratory measurement, where its use is limited to optimal days and in in any case they have frequent maintenance and assistance, they are far of being an ideal solution for the control of solar plants endowed with several tens of followers and in which the maximum long-term reliability with the smallest maintenance possible. Follow-up control based on the calculation of ephemeris Solar has its first proposals in the Spanish Patent ES-522081, or US Pat. US-4215410. The availability of solar ephemeris with accuracies below one hundredth grade and in many cases with fairly compact analytical expressions, he also suggests, since the beginning of the developments in solar concentration, the possibility of a follow-up control based on its calculation in real time, are the so-called "open loop" strategies. With the proliferation of powerful microprocessors and Low-cost microcontrollers will make the production of electronic solar tracking control equipment, which on par that implement strategies based on the calculation of solar ephemeris that enable a much greater robustness and efficiency in the tracking that achieved with pointing sensors, achieve great versatility in the management of alternative situations and emergencies, and the integration of additional capabilities e.g. remote monitoring, user interface etc. that facilitate and They reduce the cost of maintenance.

La precisión alcanzable con estrategias basadas en el calculo de efemérides solares, queda limitada en ultima instancia, en el capitulo del control de seguimiento por la propia precisión de estas efemérides y la resolución de los sensores de posición que realimentan al control la orientación alcanzada en cada eje de seguimiento. En el capitulo del seguidor en uno o dos ejes que se controla, limitan la precisión de seguimiento la resolución de posicionamiento de las trasmisiones mecánicas empleadas, función de sus holguras, reducción empleada etc. Estos límites últimos son a considerar durante las etapas de diseño y habrán de ajustarse de modo que se cumplan las especificaciones. Pero además para que se pueda alcanzar esta precisión de apuntamiento para la que se ha diseñado mediante un control de seguimiento en lazo abierto será necesario que por un lado que la hora interna en base a la cual se calcularan las efemérides solares se mantenga dentro de ciertos márgenes de precisión y por otro que el referencial establecido por el conjunto de seguidor mecánico y sistema de concentración que porta coincida en todo momento con el referencial de las efemérides solares. El que se consiga esta identidad entre referenciales dependerá por un lado de que se logre una instalación y orientación correcta del seguidor en campo, así como de sus sensores de realimentación de posición de ejes, y del sistema de concentración montado en la apertura del seguidor, pero también en ciertos aspectos, de la fabricación y montaje preciso del seguidor. Estas diferencias entre referenciales introducen errores de seguimiento en un control en base a efemérides solares para los que se han propuesto dos tipos fundamentales de procedimientos de corrección: (i) basados en la teoría clásica de control lineal (Luque-Heredia, I. et al. "A PI Hybrid Sun Tracking Algorithm Sun Tracking Algorithm for Photovoltaic Concentration" Proceedings 19^{th} European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris, 2004) que tratan de predecir el error que se producirá en el apuntamiento al sol del seguidor a partir de medidas anteriores de este error, y (ii) basados en la construcción de tablas del error de seguimiento y sus procedimientos de actualización periódica (Arboiro, J.C. & Sala, G. "Self-learning tracking: a new control strategy for PV concentrators", Progress in Photovoltaics, 5, 1997). Estos procedimientos de corrección resultan en última instancia en rutinas que corrigen las coordenadas inicialmente servidas por las efemérides solares y siendo asi que requieren de algún medio que les proporcione errores de apuntamiento, como por ejemplo un sensor de apuntamiento, se denominan estrategias "híbridas" pues toman recursos y procedimientos tanto de las estrategias en lazo "abierto" como de las de "lazo cerrado" antes descritas.The accuracy attainable with strategies based on the calculation of solar ephemeris, is ultimately limited in the chapter of the follow-up control due to the accuracy of these ephemeris and the resolution of the position sensors that feed the orientation achieved in each control tracking axis In the chapter of the tracker in one or two axes that is controlled, the tracking accuracy limits the positioning resolution of the mechanical transmissions used, their slack function, reduction employed etc. These last limits are to be considered during the design stages and must be adjusted so that the specifications are met. But in addition, in order to achieve this precision of aiming for which it has been designed through an open-loop monitoring control, it will be necessary on the one hand that the internal time based on which the solar ephemeris be calculated is kept within certain Precision margins and, on the other hand, that the reference set by the mechanical follower assembly and concentration system that it carries coincides at all times with the reference of the solar ephemeris. Whether this identity is achieved between referentials will depend on the one hand that a correct installation and orientation of the tracker in the field is achieved, as well as its axis position feedback sensors, and the concentration system mounted on the follower opening, but also in certain aspects, of the manufacture and precise assembly of the follower. These differences between referents introduce monitoring errors in a control based on solar ephemeris for which two fundamental types of correction procedures have been proposed: (i) based on the classical linear control theory (Luque-Heredia, I. et al "A PI Hybrid Sun Tracking Algorithm Sun Tracking Algorithm for Photovoltaic Concentration" Proceedings 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris, 2004) that try to predict the error that will occur in the follow-up of the follower from previous measures of this error, and (ii) based on the construction of tracking error tables and their periodic update procedures (Arboiro, JC & Sala, G. "Self-learning tracking: a new control strategy for PV concentrators", Progress in Photovoltaics, 5, 1997). These correction procedures ultimately result in routines that correct the coordinates initially served by the solar ephemeris and thus require some means to provide pointing errors, such as a pointing sensor, they are called "hybrid" strategies because they take resources and procedures from both the "open loop" and "closed loop" strategies described above.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención se refiere a un equipo electrónico de control de seguimiento solar que cuenta con los recursos necesarios para implementar una nueva estrategia de control de seguimiento solar especialmente indicada para concentradores fotovoltaicos.The present invention relates to equipment electronic solar tracking control that has the resources needed to implement a new control strategy solar tracking especially suitable for concentrators photovoltaic

Descripción física del Equipo de Control de SeguimientoPhysical Description of the Tracking Control Team

En lo fundamental el equipo esta basado en un microprocesador o microcontrolador, un reloj interno en base a un oscilador de cuarzo, y una unidad electrónica de control de motores eléctricos de corriente continua o alterna según el caso. El microcontrolador dispone de una serie de entradas y salidas digitales y también de entradas analógicas, que dotadas de los necesarios circuitos externos de acondicionamiento de señal permitirán la lectura de sensores de corriente con distinta sensibilidad, un sensor de irradiancia solar global, y/o un sensor de tensión, y/o un sensor de apuntamiento como los descritos mas arriba basados en el principio general del fotodiodo en cuadrante bajo colimador. El equipo esta dotado igualmente de sensores que informan de la orientación en cada momento de los distintos ejes de seguimiento bajo control e.g. codificadores ópticos incrementales o absolutos, sistemas de sensores inductivos etc.In essence, the team is based on a microprocessor or microcontroller, an internal clock based on a quartz oscillator, and an electronic motor control unit DC or AC electric as appropriate. He microcontroller has a series of inputs and outputs digital and also analog inputs, which are equipped with external signal conditioning circuits required allow the reading of current sensors with different sensitivity, a global solar irradiance sensor, and / or a sensor voltage, and / or a pointing sensor as described more above based on the general principle of quadrant photodiode under collimator. The equipment is also equipped with sensors that they inform the orientation at each moment of the different axes of monitoring under control e.g. incremental optical encoders or Absolutes, inductive sensor systems etc.

Rutina de control de seguimiento SolarSolar Tracking Control Routine

El microcontrolador, mediante el cómputo de las efemérides solares programadas, es capaz de producir la pareja de coordenadas (acimut y elevación) del vector solar i.e. el vector que tiene su origen en la localización del seguidor y apunta al centro del disco solar, en función de la hora suministrada por el reloj interno y de las coordenadas geográficas en que se encuentre que han sido introducidas previamente. Así pues partiendo de la base de que el control de seguimiento conoce en todo momento la posición de sus dos ejes de seguimiento a través de los correspondientes sensores referidos, la rutina básica de seguimiento solar consistirá en un bucle que continuamente calcula la posición del sol en función del tiempo y transforma estas coordenadas angulares, en primer lugar en los ángulos de giro en tomo a los ejes de seguimiento del seguidor bajo control que son necesarios para orientar la normal a la apertura del seguidor paralelamente al vector solar, y a continuación estos ángulos en las unidades en que se ofrecen las lecturas de los sensores de posición de los ejes de seguimiento, que según el tipo de sensores utilizados serán magnitudes continuas o discretas. Si en cualquiera de los dos ejes de seguimiento la diferencia entre la posición calculada y la actual iguala o supera un determinado umbral el bucle de calculo de efemérides se interrumpe, y el microcontrolador pasa a operar sobre las salidas digitales que controlan las unidad de control de motores de tal modo que ese eje gire hasta superar la posición calculada en un valor igual al citado umbral, tras lo cual se reanuda el bucle de calculo continuo de efemérides a la espera de que de nuevo al posición del sol vuelva a superar las posiciones actuales de cualquiera de los dos ejes. Cuando el seguidor dispone de un solo eje, lo antedicho ha de ser corregido en tanto en cuanto el objetivo será apuntar la normal a la apertura paralelamente a la proyección del vector solar en el plano normal al eje de seguimiento. Se observa pues que se trata de una rutina de seguimiento solar de tipo discontinuo, en la que cada vez que en un eje el sol se aleja por encima de un umbral el eje gira hasta superar al sol por valor de ese mismo umbral, de tal modo que es ese umbral el error máximo de seguimiento en cada eje y dado que se alterna entre el adelanto y el retraso con respecto al sol el error medio es nulo. La naturaleza discontinua de esta rutina de seguimiento solar se justifica por un lado en su bajo consumo, i.e. cada motor solo opera el tiempo necesario para llevar el eje de la orientación en que en ese eje se inicia el seguimiento solar por la mañana hasta aquella en la que se detiene por la tarde, y por otro lado es la mejor manera de que las posibles holguras e inercias del seguidor no induzcan oscilaciones en el control.The microcontroller, by computing the programmed solar ephemeris, is capable of producing the pair of coordinates (azimuth and elevation) of the solar vector i.e. the vector that It has its origin in the location of the follower and points to the center of the solar disk, depending on the time supplied by the watch internal and of the geographical coordinates in which it is found that they have previously introduced So starting from the basis that the follow-up control knows at all times the position of its two tracking axes through the corresponding sensors referred, the basic solar tracking routine will consist of a loop that continuously calculates the position of the sun based on the time and transform these angular coordinates first of all in the angles of rotation in volume to the follower tracking axes under control that are necessary to guide the normal to the follower opening parallel to the solar vector, and to then these angles in the units in which the readings of the position sensors of the tracking axes, which depending on the type of sensors used will be continuous magnitudes or discreet If in any of the two tracking axes the difference between calculated and current position equals or exceeds a certain threshold the ephemeris calculation loop is interrupts, and the microcontroller starts to operate on the outputs digital that control the motor control unit in such a way that axis rotates until it exceeds the position calculated by a value equal to the aforementioned threshold, after which the calculation loop resumes ephemeris continuum waiting for you back to the position of the sun surpasses the current positions of any of the two axes When the follower has only one axis, the above has if corrected as long as the objective will be to point the normal to the opening parallel to the projection of the solar vector in the normal plane to the tracking axis. It is observed that it is a routine of solar tracking of discontinuous type, in the that every time on an axis the sun moves over a threshold the axis rotates to exceed the sun by the value of that same threshold, of such that this threshold is the maximum tracking error in each axis and since it alternates between the advance and the delay with Regarding the sun, the average error is zero. The discontinuous nature of this solar tracking routine is justified on the one hand at its low consumption, i.e. each engine only operates the time necessary to carry the axis of the orientation in which in that axis the monitoring begins solar in the morning until the one where it stops in the afternoon, and on the other hand it is the best way for possible slacks and Follower inertia does not induce oscillations in the control.

Fuentes sistemáticas de errores de seguimientoSystematic sources of tracking errors

La rutina descrita de control de seguimiento opera bajo la suposición de que el seguidor cumple una determinada disposición de ejes de seguimiento. Así pues en el caso de un seguidor de dos ejes, en los que se puede distinguir entre un eje primario, defmido como aquel cuyo soporte esta ligado al terreno mediante cimentación o anclaje, y un eje secundario, definido como aquel cuyo soporte esta ligado al eje primario, la rutina de control de seguimiento requiere para un correcto funcionamiento que el eje primario este instalado sobre el terreno con una determinada orientación, o lo que es lo mismo coincidente con un vector concreto, y que sus sensores de posición sitúen su origen de ángulos para el giro siguiendo una determinada orientación. En el común de los casos la rutina de control de seguimiento también requiere la perpendicularidad del eje primario y secundario, y que los sensores de posición del eje secundario sitúen su origen de ángulos para el giro siguiendo una determinada orientación. Por último si una vez montado el sistema de concentración sobre la apertura del seguidor, definimos el vector de apuntamiento como aquel que permanece estático en un referencial con uno de sus ejes siguiendo la dirección del eje secundario y que gira con este, y apunta en una dirección tal que cuando mediante los giros combinados de los ejes primario y secundario queda coincidente con el vector solar, produce la máxima potencia fotovoltaica, la rutina de control de seguimiento tiene también como requisito para su correcta operación que este vector de apuntamiento sea normal al eje secundario.The described routine of follow-up control operates under the assumption that the follower meets a certain arrangement of tracking axes. So in the case of a two-axis follower, in which one can distinguish between an axis primary, defined as the one whose support is linked to the ground by foundation or anchor, and a secondary axis, defined as the one whose support is linked to the primary axis, the control routine tracking requires for proper operation that the axis primary is installed on the ground with a certain orientation, or what is the same as a vector concrete, and that its position sensors locate their origin of angles for the turn following a certain orientation. In the common of cases the follow-up control routine also requires the perpendicularity of the primary and secondary axis, and that the sensors of position of the secondary axis locate their origin of angles for the turn following a certain orientation. Finally if once mounted the concentration system on the follower opening, we define the targeting vector as the one that remains static in a referential with one of its axes following the direction of the secondary axis and that rotates with it, and points in a direction such that when by the combined turns of the axes primary and secondary is coincident with the solar vector, produces the maximum photovoltaic power, the routine monitoring control It also has as a requirement for its correct operation that this aiming vector is normal to the secondary axis.

Modelo de errores de seguimientoTracking Error Model

Las condiciones descritas en el párrafo anterior son a las que se hacía referencia anteriormente como la necesidad de coincidencia entre los referenciales de las efemérides solares y las del seguidor solar junto con el sistema de concentración que porta en su apertura. En la medida en que cualquiera de los requisitos del párrafo anterior no se cumplan esto provocará errores de seguimiento adicionales a los derivados de la precisión intrínseca de las efemérides solares según son calculadas por el microcontrolador, y a la resolución de los sensores de posición instalados en los ejes de seguimiento.The conditions described in the previous paragraph are referred to above as the need for coincidence between the references of the solar ephemeris and the of the solar tracker together with the concentration system it carries in its opening. To the extent that any of the requirements of the previous paragraph are not met this will cause tracking errors additional to those derived from the intrinsic precision of solar ephemeris as calculated by the microcontroller, and to the resolution of the position sensors installed on the axes of tracing.

Imprecisiones en el montaje y fabricación del seguidor y su sistema de concentración así como en su posterior instalación y montaje en campo producirán errores en el cumplimiento de los requisitos antedichos. El microcontrolador tiene programado un modelo matemático de errores que caracteriza mediante seis parámetros los citados errores, de tal modo que cada uno de estos parámetros queda asociado a uno de los citados requisitos o causas de error. Así pues los citados parámetros son:Inaccuracies in the assembly and manufacturing of follower and its concentration system as well as in its subsequent installation and field mounting will produce compliance errors of the above requirements. The microcontroller has programmed a mathematical model of errors characterized by six parameters the mentioned errors, so that each of these parameters is associated with one of the aforementioned requirements or causes of mistake. Thus the mentioned parameters are:

\bullet?
Acimut de la inclinación de eje primario (\varphi): Dos parámetros angulares, acimut y ángulo cenital caracterizan la disposición real del eje primario. (29) y (30)Azimuth of the axis inclination primary (var): Two angular parameters, azimuth and angle zenith characterize the actual arrangement of the primary axis. (29) and (30)

\bullet?
Ángulo cenital de la inclinación de eje primario (\theta): Ángulo cenital del eje primario. \varphi y \theta denotan el alineamiento incorrecto en campo del eje primario de seguimiento. (31)Aerial angle of inclination of primary axis (the): Zenith angle of the primary axis. \ varphi and \ theta denote the incorrect alignment in the field of primary axis of monitoring. (31)

\bullet?
Offset de eje primario (\beta): Ángulo diferencia entre el origen de ángulos o referencia del eje primario y el Sur en el hemisferio Norte (el Norte en el hemisferio Sur) cuando se anulan el resto de parámetros que afectan al eje primario. Recoge errores de instalación y fabricación del seguidor, relacionados con su alineación incorrecta en campo, o las imprecisiones en la colocación del sensor que señala la orientación de referencia en el eje primario. (32)Primary axis offset (?): Angle difference between the origin of angles or reference of the primary axis and the South in the Northern Hemisphere (the North in the Southern hemisphere) when the rest of the parameters affecting to the primary axis. Collect errors of installation and manufacturing of follower, related to their incorrect alignment in the field, or the inaccuracies in the placement of the sensor that indicates the orientation of reference in the primary axis. (32)

\bullet?
No ortogonalidad de ejes (\lambda): Ángulo diferencia entre el eje secundario y la normal al eje primario, contenida en el plano de los ejes primario y secundario. Se trata de un error de montaje en fábrica o campo que caracteriza la falta de perpendicularidad entre los ejes de seguimiento, y que además de introducir errores, resulta en una limitación del espacio de orientaciones al alcance del seguidor. (33) y (34)No axis orthogonality (λ): Angle difference between the secondary and the normal axis to the primary axis, contained in the plane of the primary axes and secondary. It is a factory or field mounting error that characterizes the lack of perpendicularity between the axes of monitoring, and that in addition to introducing errors, results in a limitation of the orientation space within the reach of the follower. (33) and (34)

\bullet?
Inclinación axial del vector de apuntamiento (\delta): Ángulo diferencia entre el vector de apuntamiento, y la normal al eje secundario contenida en el plano del vector de apunte y el eje secundario. Se trata de un error cuyo origen puede ser múltiple, desde la fabricación o montaje de la estructura de la apertura del seguidor, hasta la del sistema de concentración que porta bien por desalineamientos entre las distintas partes de la óptica colectora/concentradora, de los receptores o entre receptores y óptica. (35) y (36)Axial inclination of the vector pointing (δ): Angle difference between the vector of pointing, and normal to the secondary axis contained in the plane of the aiming vector and the secondary axis. It is an error whose origin can be multiple, from the manufacture or assembly of the structure of the follower opening, up to that of the system concentration that carries well by misalignments between different parts of the collector / concentrator optics, of the receivers or between receivers and optics. (35) and (36)

\bullet?
Offset de eje secundario (\eta): Ángulo diferencia entre la referencia del eje secundario y la horizontal cuando se anulan el resto de parámetros. Recoge igualmente errores de múltiple origen, como la imprecisa colocación del sensor que señala la referencias del eje secundario, hasta la inclinación radial del vector de apuntamiento, esto es el ángulo diferencia entre la orientación normal a la orientación de referencia del eje secundario en el plano normal al eje secundario y la proyección del vector de apunte en el plano normal al eje secundario, derivada igual que en el caso de \delta del imprecisa alineación de la estructura de la apertura, las distintas partes de la óptica colectora/concentradora, los receptores o entre receptores y óptica. (37)Secondary axis offset (η): Angle difference between the reference of the secondary axis and the horizontal when the rest of the parameters are canceled. Pick up also errors of multiple origin, such as the imprecise placement of the sensor that indicates the references of the secondary axis, until the radial inclination of the pointing vector, this is the angle difference between the normal orientation to the orientation of reference of the secondary axis in the normal plane to the secondary axis and the projection of the point vector in the normal plane to the axis secondary, derived the same as in the case of? del imprecise alignment of the structure of the opening, the different parts of collector / concentrator optics, receivers or between receivers and optics (37)

Se trata de un modelo matemático en las que supuesto se conozcan los valores concretos de los seis parámetros para un determinado seguidor y su sistema de concentración, que caracterizan los distintos errores descritos que se han cometido, tomará las coordenadas en acimut y elevación suministradas por las efemérides solares y las transforma en otras en las que ya quedan neutralizados estos errores de tal modo que la coordenada en acimut puede ser convertida a unidades manejadas en las lecturas de los sensores del eje primario y lo mismo con respecto a la coordenada de elevación en el eje secundario.It is a mathematical model in which of course the specific values of the six parameters are known for a particular follower and its concentration system, which characterize the various described errors that have been made, it will take the azimuth and elevation coordinates supplied by the solar ephemeris and transforms them into others in which there are already neutralized these errors so that the coordinate in azimuth can be converted to units handled in the readings of the primary axis sensors and the same with respect to the coordinate of elevation on the secondary axis.

Ajuste del modelo de erroresError model setting

El modo de conocer los valores de estos parámetros es por un ajuste del modelo contra un conjunto de errores de seguimiento tomados en instantes distintos. Este ajuste puede realizarse por mínimos cuadrados o cualquier otra medida estimadora de máxima similitud que pueda resultar más robusta ante medidas anómalas o defectuosas. Se entiende por errores de seguimiento las diferencias entre las coordenadas obtenidas cuando por cualquier procedimiento manual o automático se orienta el seguidor junto con su sistema de concentración hasta que la salida de potencia fotovoltaica es máxima, y las coordenadas calculadas por las efemérides solares en el mismo instante en que se produce este apuntamiento óptimo. Así se obtendrían por cada apuntamiento y en un seguidor de dos ejes un par de errores, uno en acimut y otro en elevación. Siendo así que el modelo utilizado es un modelo no lineal será necesario utilizar algoritmos de optimización iterativos para lograr el ajuste del conjunto de errores mediante el modelo de errores, por ejemplo en el caso de utilizar un ajuste por mínimos cuadrados resulta óptimo utilizar el algoritmo de Levenberg-Marquardt para dicho ajuste (Marquardt, D.W. "An algorithm for least-squares estimation of non-linear parameters "Journal of the Society of Industrial and Applied Mathematics, 11, 1963). El microcontrolador tiene programado este procedimiento de ajuste y una vez le sea suministrado el conjunto de errores de apuntamiento es capaz de obtener de modo automático el ajuste del modelo de errores y los seis parámetros precisos que corresponden al seguidor y sistema de concentración que esta controlando de modo. Una vez obtenidos estos parámetros el bucle de la rutina esencial de seguimiento antes descrita se modifica de tal modo que se computarán de modo continuo las efemérides solares y las coordenadas obtenidas se transforman mediante el modelo de errores con los citados parámetros, siendo estas coordenadas corregidas las que se transforman a unidades de los sensores de posición y se comparan continuamente con la posición actual de los ejes.The way to know the values of these parameters is for an adjustment of the model against a set of errors Tracking taken at different times. This setting can be carried out by least squares or any other estimating measure of maximum similarity that may be more robust to measures anomalous or defective. Follow-up errors are understood as differences between the coordinates obtained when by any manual or automatic procedure the follower is oriented along with its concentration system until the power output photovoltaic is maximum, and the coordinates calculated by the solar ephemeris at the same time that this occurs optimal targeting This would be obtained for each point and in a two-axis follower a couple of errors, one in azimuth and one in elevation. Thus, the model used is a nonlinear model it will be necessary to use iterative optimization algorithms to achieve the adjustment of the set of errors through the model of errors, for example in the case of using a minimum adjustment squares it is optimal to use the algorithm of Levenberg-Marquardt for said adjustment (Marquardt, D.W. "An algorithm for least-squares estimation of non-linear parameters "Journal of the Society of Industrial and Applied Mathematics, 11, 1963). Microcontroller You have programmed this adjustment procedure and once you are supplied the set of pointing errors is capable of automatically obtain the error model setting and six precise parameters that correspond to the follower and system of concentration that is controlling so. Once these are obtained parameters the loop of the essential follow-up routine before described is modified so that they will be computed continuously the solar ephemeris and the coordinates obtained are transformed through the model of errors with the mentioned parameters, being these corrected coordinates those that are transformed into units of the position sensors and are continuously compared with the position Current axes.

Adquisición de errores de seguimiento para el ajuste del modeloAcquisition of tracking errors to adjust the model

Junto con el citado modelo de errores y su procedimiento de ajuste contra un conjunto de errores de seguimiento, el microcontrolador tiene también programado el procedimiento para la colección automática del conjunto de errores de seguimiento. En términos generales este procedimiento es una etapa con una aproximación en "lazo cerrado" en la que periódicamente se apunta al seguidor al sol, de modo automático, y se obtiene la diferencia entre las coordenadas que se derivan de las lecturas de los sensores de posición de los ejes y las que se obtienen del computo de las efemérides solares en ese mismo instante. Este procedimiento tiene dos posibles variantes según cual sea el sistema empleado para determinar cuando el seguidor con su sistema de concentración están correctamente apuntados. La primera variante corresponde al procedimiento ideal desde el punto de vista de su precisión que es aquel que supone que el seguidor y su sistema de concentración están correctamente apuntados cuando la potencia entregada por el generador fotovoltaico se hace máxima. Esta variante sin embargo exige la conexión del generador a una carga eléctrica variable que lo polarice en su punto de máxima potencia, lo que normalmente se conoce como una etapa seguidora del punto de máxima potencia (MPPT: Maximum Power Point Tracker), que es en esencia un circuito de conversión de niveles en corriente continua DC-DC. Así pues, en primer lugar se realiza un rastreo del sol según el cual el seguidor barre el espacio de seguimiento con sus dos ejes hasta que el error angular entre el vector solar y el vector de apuntamiento es menor o igual a la apertura angular del sistema de concentración y los sensores de corriente y tensión del Equipo de Control de Seguimiento comienzan a medir la generación de potencia. Llegado a este punto se trata de buscar el máximo de una función de dos dimensiones - potencia entregada en función de las coordenadas angulares acimut y elevación - para lo que se procederá por vía de la maximización iterativa de rectas sucesivas en este espacio bidimensional y por las que el seguidor se moverá a la velocidad que permitan sus motores. La dificultad fundamental de este procedimiento esta en que la etapa seguidora del punto de máxima potencia ha de tener su algoritmo de corrección especialmente preparado para mantener continuamente la polarización óptima del generador fotovoltaico en condiciones de irradiancia rápidamente cambiantes, tal como son las que se producen durante este procedimiento de maximización de potencia. Siendo así que los algoritmos de corrección habitualmente empleados en los módulos convencionales de seguimiento del punto de máxima potencia tienen tiempos de respuesta mayores que los que se necesitan para la referida maximización de potencia, la elección de este procedimiento exigiría la integración en el equipo de control de seguimiento de una etapa seguidora del punto de máxima potencia especialmente preparada para su seguimiento a las velocidades impuestas por los motores de los ejes del seguidor. En todo caso este procedimiento de apuntamiento preciso del seguidor se repetiría en distintos instantes y tantas veces como errores de seguimiento quisiéramos para el conjunto de ajuste del modelo de errores.Together with the aforementioned error model and its adjustment procedure against a set of errors of monitoring, the microcontroller has also programmed the procedure for automatic collection of error set of follow up. In general terms this procedure is a stage with an approach in "closed loop" in which periodically the follower points to the sun, automatically, and you get the difference between the coordinates that are derived from the readings of the axis position sensors and those they get from the computation of the solar ephemeris in that same instant. This procedure has two possible variants according to which be the system used to determine when the follower with his Concentration system are correctly targeted. The first variant corresponds to the ideal procedure from the point of view of its accuracy which is the one that assumes that the follower and his system of concentration are correctly pointed when the power delivered by the photovoltaic generator is maximized. This variant however requires the connection of the generator to a load electric variable that polarizes it at its maximum power point, what is normally known as a follower stage of the point of maximum power (MPPT: Maximum Power Point Tracker), which is in essence a level conversion circuit in direct current DC-DC So, first of all a tracking of the sun according to which the follower sweeps the space of follow up with its two axes until the angular error between the solar vector and the targeting vector is less than or equal to the angular opening of the concentration system and sensors Current and voltage of the Tracking Control Equipment begin to Measure the power generation. At this point it is about find the maximum of a two-dimensional function - power delivered based on azimuth angular coordinates and elevation - for what will be done via maximization iterative of successive lines in this two-dimensional space and by which the follower will move at the speed allowed by their engines The fundamental difficulty of this procedure is that the stage that follows the point of maximum power must have its correction algorithm specially prepared to maintain continuously the optimal polarization of the photovoltaic generator in rapidly changing irradiance conditions, such as that occur during this maximization procedure of power. Thus, correction algorithms are usually used in conventional point tracking modules maximum power have longer response times than those need for the referred power maximization, the choice of This procedure would require integration into the control team of monitoring a stage following the point of maximum power specially prepared for speed tracking imposed by the motors of the follower shafts. In any case this precise tracking procedure of the follower would be repeated at different times and as many times as tracking errors We would like to set the error model set.

Una alternativa que en alguna medida puede acelerar el procedimiento descrito en la primera variante requeriría la integración de un sensor de apuntamiento, de tal modo que la primera operación antes de proceder a recolectar errores de seguimiento sería calibrar este contra la salida de potencia máxima. El sensor de apuntamiento se instalaría en la apertura del seguidor procurando que sus salidas siempre se anulen y señalen apuntamiento correcto en una dirección lo mas próxima posible, dentro de lo económicamente razonable, a aquella en que se produce la máxima salida de potencia del generador fotovoltaico. Siendo así que el sensor de apuntamiento puede no tener su propio vector de apuntamiento - aquel para el que las salidas de la pareja de segmentos de fotodiodo asociados a cada eje se igualan - perfectamente paralelo al vector de apuntamiento del seguidor solar y su sistema de concentración, se apuntaría correctamente el seguidor solar hasta maximizar su potencia de salida por el procedimiento antes indicado y en ese momento se registrarían las lecturas de los canales del sensor de apuntamiento, de tal modo que esas serán las que hay que reproducir siempre que se quiera obtener un apuntamiento preciso. De este modo después de esta primera calibración del sensor de apuntamiento, la posterior etapa de colección de errores de seguimiento que requiere como se ha visto sucesivos apuntamientos correctos del seguidor, ya no requerirá que estos, en su ultima fase de aproximación, en que el vector solar entra dentro de la apertura angular del sistema de concentración, realicen una maximización de potencia iterativa, sino que tan pronto el vector solar queda comprendido dentro de la apertura angular del sensor de apuntamiento, el control de seguimiento pasa a ser realimentado por el sensor de apuntamiento hasta lograr reproducir las lecturas obtenidas en la calibración en su cuatro canales, lo que es siempre mas rápido. No obstante téngase en cuenta que esta alternativa no elimina en el caso de que el seguidor monte un generador fotovoltaico, la necesidad de integrar el modulo de seguimiento del punto de máxima potencia de diseño especifico antedicho, pues este será necesario para la calibración inicial del sensor de apuntamiento.An alternative that to some extent can accelerating the procedure described in the first variant would require the integration of a pointing sensor, so that the first operation before proceeding to collect errors from Tracking would calibrate this against maximum power output. The aiming sensor would be installed at the follower opening ensuring that your exits always cancel and point correct in an address as close as possible, within economically reasonable, to the one in which the maximum occurs photovoltaic generator power output. Being so the pointing sensor may not have its own vector of aiming - the one for which the couple's exits from Photodiode segments associated with each axis are equalized - perfectly parallel to the solar tracker pointing vector and its concentration system, the correct solar tracker to maximize its output power by the procedure indicated above and at that time the readings of the pointing sensor channels, such that those will be the ones to reproduce whenever you want to get A precise point. Thus after this first aiming sensor calibration, the subsequent stage of collection of tracking errors that requires as seen successive correct follower prompts, will no longer require that these, in their last phase of approximation, in which the solar vector enters the angular opening of the concentration system, perform iterative power maximization, but as soon the solar vector is included within the angular opening of the pointing sensor, the tracking control becomes fed by the pointing sensor until it can reproduce the readings obtained in the calibration in its four channels, what That is always faster. However, keep in mind that this alternative does not eliminate if the follower assembles a photovoltaic generator, the need to integrate the module Maximum power point tracking of specific design above, as this will be necessary for the initial calibration of the pointing sensor.

La segunda variante, aplicable se basa en la equivalencia aproximada entre la orientación en la que el generador fotovoltaico montado en el seguidor genera la máxima salida de potencia con el generador con la polarización variable de un modulo seguidor del punto de máxima potencia - tal como se obtiene en la primera variante - y la orientación en la que este mismo generador entrega la máxima corriente cuando esta polarizado a una tensión constante, siempre que esta sea inferior en todo momento a la tensión del punto de máxima potencia. De este modo basta con dotar al Equipo de Control de Seguimiento con un sensor de corriente (e.g. sensor toroidal de efecto Hall de fácil instalación y que proporciona aislamiento galvánico), sin necesidad de sensor de tensión o sensor de apuntamiento. Por otro lado lo mas sencillo será polarizar en cortocircuito, lo cual solo exige que el Equipo de Control de Seguimiento integre dispositivos de conmutación capaces de ocasionalmente desconectar la linea de salida del generador fotovoltaico de la carga y cortocircuitarla, y sobre todo evita la necesidad de un modulo de seguimiento del punto de máxima potencia de carácter especifico. En el procedimiento de maximización de la corriente el procedimiento sería igual al de la primera variante, esto es una primera fase de rastreo hasta que el vector solar entra en la apertura angular del sistema de concentración, el generador fotovoltaico comienza a generar corriente a tensión constante, y la posterior maximización iterativa de la función de corriente a tensión constante en función de acimut y elevación. En todo caso las ventajas en lo referente a sencillez de implementación de esta variante son a costa de posible pérdida de precisión no solo porque las orientaciones que maximizan potencia y corriente a polarización constante no coincidan exactamente, sino porque además puede ocurrir que la función de corriente a tensión constante en función de acimut y elevación tenga el máximo poco pronunciado y por tanto pueda verse enmascarado por ruido de distinto tipo.The second variant, applicable is based on the approximate equivalence between the orientation in which the generator photovoltaic mounted on the tracker generates the maximum output of power with the generator with the variable polarization of a module maximum power point follower - as obtained in the first variant - and the orientation in which this same generator delivers maximum current when polarized to a voltage constant, provided that it is inferior at all times to the maximum power point voltage. In this way it is enough to provide to the Tracking Control Team with a current sensor (e.g. easy-to-install Hall effect toroidal sensor and that provides galvanic isolation), without the need for a sensor voltage or pointing sensor. On the other hand, the simplest will be polarize in short circuit, which only requires that the Tracking Control integrate capable switching devices occasionally disconnecting the generator output line photovoltaic of the load and short-circuit it, and above all avoid need for a maximum power point tracking module of a specific nature. In the maximization procedure of the current the procedure would be the same as the first variant, this is a first phase of tracking until the solar vector enters at the angular opening of the concentration system, the generator photovoltaic begins to generate constant voltage current, and the subsequent iterative maximization of the current function at constant tension depending on azimuth and elevation. In any case the advantages in terms of simplicity of implementation of this variant are at the cost of possible loss of precision not only because the orientations that maximize power and polarization current constant do not match exactly, but because it can also occur that the function of constant voltage current depending on of azimuth and elevation has the maximum little pronounced and therefore can be masked by noise of different types.

En lo referente al procedimiento automático de colección del conjunto de errores de seguimiento resta por describir el procedimiento de rastreo en uno o dos ejes de seguimiento, desde una orientación inicial del seguidor que al inicio del proceso, en la primera medida, será la derivada del computo de las efemérides solares y su transformación a unidades de los sensores de posición, hasta que el vector solar entra en dentro de la apertura angular del sistema de concentración, en el caso fotovoltaico, cualquiera que sea su polarización, o del sensor de apuntamiento. Para aumentar la eficacia de este proceso de rastreo entra en juego el sensor de irradiancia global en el plano de la apertura, que integrado con el Equipo de Control de Seguimiento, puede bien ser una célula fotovoltaica debidamente encapsulada y con una resistencia de precisión ("shunt") en paralelo, que quede montada paralelamente a la apertura del sistema de concentración. De este modo el procedimiento de rastreo mas sencillo de programar en el microcontrolador, para el caso de un seguidor de dos ejes, sería aquel que desde el punto inicial va accionando alternativamente los dos ejes, de tal modo que dos giros consecutivos de un mismo eje se producen en sentidos opuestos y el que se produce en segundo lugar se prolonga frente al primero en un ángulo igual al producto \sqrt{2} por la apertura angular del sistema que se este utilizando para determinar el apuntamiento correcto del seguidor, sea como se ha dicho el sistema de concentración, o el sensor de apuntamiento. Si representásemos las rotaciones angulares de los ejes del seguidor en un plano con dos ejes cartesianos, el procedimiento de rastreo describe una espiral rectangular que partiendo del punto inicial de búsqueda se va abriendo rellenando el plano y de tal modo que cualquier recta que pase por el origen de la espiral tendrá sus cortes consecutivos con esta a una distancia siempre inferior al doble de la apertura angular del sistema, por lo que resulta imposible que incluso un foco de luz colimada - es decir con diámetro aparente prácticamente nulo - no resulte detectado por el sistema que se este utilizando para determinar el apuntamiento correcto. En el momento en que el vector solar entra dentro de la susodicha apertura angular del sistema utilizado, el rastreo se detiene y se inicia el procedimiento de maximización de potencia, según las variantes que ya se han descrito mas arriba. Una vez se ha localizado por vez primera el apuntamiento correcto del sol - se tiene pues ya una primera medida de error de apuntamiento para el conjunto con que se ajustará el modelo de errores - los puntos de inicio de las siguientes espirales de búsqueda que conduzcan a nuevos valores del error de apuntamiento, no tienen porque ser siempre los puntos que generan las efemérides sin corrección alguna en el momento del inicio de la búsqueda, sino que estos pueden corregirse con una estimación de error que puede obtenerse a partir de filtrados predictivos que integran las medidas de error de seguimiento obtenidas hasta ese punto, de este modo se conseguirá paulatinamente que el punto de inicio de la espiral este mas próximo al punto de apuntamiento correcto y por tanto se reducirá el tiempo de rastreo. La función del sensor de irradiancia solar global en el plano de la apertura será la de detener el procedimiento de rastreo cuando este se encuentre en curso, y en general inhibir la colección de errores de seguimiento, siempre que la irradiancia solar global en este plano caiga por debajo de un umbral, pues esto indicará la ocultación del sol por nubes y por tanto la imposibilidad de que a partir de ese momento el sistema que se este utilizando para determinar el apuntamiento correcto lo detecte. Tan pronto la irradiancia global supere de nuevo el citado el umbral quedará habilitado de nuevo el procedimiento de colección de errores de seguimiento. El sensor de irradiancia solar global también puede ser utilizado para realizar una primera aproximación a la orientación de apuntamiento correcto, previa al inicio de la búsqueda por espirales y la posterior maximización de la potencia del generador fotovoltaico, que procedería mediante la maximización consecutiva primero accionando un eje de seguimiento y luego el otro, si lo hubiera, de la medida de irradiancia generada por este. Alcanzado este máximo de la salida del sensor de irradiancia global, que no tiene porque coincidir con la orientación que genera el máximo de potencia del generador fotovoltaica, por causa de sus desalineamientos y de lo poco pronunciado de este máximo que impide su determinación con precisión, se iniciaría la búsqueda espiral.Regarding the automatic procedure of collection of tracking error set remains to be described the tracking procedure in one or two tracking axes, from an initial orientation of the follower that at the beginning of the process, in The first measure will be derived from the calculation of the ephemeris solar and its transformation to units of position sensors, until the solar vector enters inside the angular aperture of the concentration system, in the photovoltaic case, any whatever its polarization, or the pointing sensor. To increase the effectiveness of this tracking process comes into play the sensor of global irradiance in the opening plane, which integrated with the Tracking Control Equipment, may well be a cell properly encapsulated photovoltaic and with a resistance of precision ("shunt") in parallel, to be mounted parallel to the opening of the concentration system. Of this mode the easiest tracking procedure to program in the microcontroller, in the case of a two-axis follower, would be the one that from the initial point activates the two axes, so that two consecutive turns of the same axis are they produce in opposite directions and the one that occurs second extends to the first at an angle equal to the product \ sqrt {2} for the angular opening of the system that is using to determine the correct tracking of the follower, be it as said the concentration system, or the sensor pointing. If we represent the angular rotations of the follower axes in a plane with two Cartesian axes, the tracking procedure describes a rectangular spiral that starting from the initial search point, it opens by filling in the flat and in such a way that any straight line that passes through the origin of the spiral will have its consecutive cuts with this one at a distance always less than twice the angular opening of the system, so that it is impossible for even a spot of collimated light - that is with apparent diameter practically null - not detected by the system that is being used to determine the pointing Right. At the moment when the solar vector enters the said angular opening of the system used, the tracking is stops and starts the power maximization procedure, according to the variants that have already been described above. Once it has located for the first time the correct pointing of the sun - it it already has a first measure of pointing error for the set with which the error model will be adjusted - the points of start of the following search spirals that lead to new values of the pointing error do not have to be always the points generated by the ephemeris without any correction at the time of the start of the search, but these can corrected with an error estimate that can be obtained from of predictive filters that integrate the error measures of follow-up obtained up to that point, in this way it will be achieved gradually that the starting point of the spiral is closer to the correct point of aiming and therefore the time will be reduced Tracking The role of the global solar irradiance sensor in the opening plane will be to stop the tracking procedure when this is in progress, and in general inhibit the collection of tracking errors, provided that the global solar irradiance in this plane fall below a threshold, as this will indicate the concealment of the sun by clouds and therefore the impossibility of from that moment on the system that is being used to Determine the correct point to detect it. As soon as global irradiance exceeds the aforementioned threshold will remain enabled the error collection procedure again tracing. The global solar irradiance sensor can also be used to make a first approximation to the orientation of correct pointing, prior to the start of the spiral search and the subsequent maximization of generator power photovoltaic, which would proceed through consecutive maximization first by actuating a tracking axis and then the other, if there would be, of the measure of irradiance generated by this. Reached this maximum of the global irradiance sensor output, which does not has to match the orientation that generates the maximum of Photovoltaic generator power, because of its misalignments and the little pronounced of this maximum that prevents its determination accurately, the search would begin spiral.

Ajuste de derivas temporalesAdjustment of temporary drifts

Una fuente de error de especial importancia para cualquier estrategia de seguimiento solar basada en el computo de efemérides derivan de la imprecisión en el hora suministrada por el reloj interno del Equipo de Control de Seguimiento. Un reloj controlado por un oscilador de cuarzo sufrirá importantes derivas especialmente cuando se encuentra instalado a la intemperie pues su precisión es función fundamentalmente de la temperatura. Así un oscilador de cuarzo convencional puede llegar a errores en el rango de \pm1 hora al año. Será pues necesario sincronizar periódicamente el reloj interno del sistema con una señal horaria precisa, y en este sentido, varias son las posibilidades al alcance e.g. señal horaria emitida por el sistema GPS, señales radio horarias, protocolos de sincronización de Internet, etc. que además están basados en relojes atómicos de la máxima precisión. No obstante la implementación de estos tipos de sincronización en un equipo de control de seguimiento exige la integración de recursos físicos adicionales como receptores radio o GPS o conectividad Internet, que repercutirán en el coste final del equipo. En el Equipo de Control de Seguimiento se implementa una aproximación alternativa a las citadas que aprovecha el hecho de que se dispone de unas efemérides solares de muy alta precisión, por lo que podemos introducir un parámetro adicional a ajustar contra los errores de seguimiento colectados, que represente el atraso o adelanto acumulado por el reloj interno del Equipo. De este modo los errores de seguimiento solar quedan así caracterizados por siete parámetros, los seis antes descritos y el parámetro de deriva temporal que se suma a la variable independiente, el tiempo, de las ecuaciones que componen las efemérides solares. De este modo durante el proceso de ajuste contra el conjunto de errores de seguimiento, además de obtener los parámetros que caracterizan errores de instalación, montaje, y fabricación del seguidor, se obtendrá la deriva que ha sufrido el reloj interno del sistema de tal modo que este puede ser puesto de nuevo en hora eliminando esta.A source of error of particular importance to any solar tracking strategy based on the computation of ephemeris derive from the inaccuracy in the time supplied by the Internal clock of the Tracking Control Team. A clock controlled by a quartz oscillator will suffer significant drifts especially when it is installed outdoors as its Accuracy is primarily a function of temperature. So a conventional quartz oscillator can lead to errors in the range of ± 1 hour per year. It will therefore be necessary to synchronize periodically the system's internal clock with a time signal precise, and in this sense, there are several possibilities within reach e.g. time signal emitted by the GPS system, radio signals timetables, Internet synchronization protocols, etc. that also They are based on atomic clocks of the highest precision. Do not Despite the implementation of these types of synchronization in a Tracking control team demands the integration of resources additional physicals such as radio or GPS receivers or connectivity Internet, which will affect the final cost of the equipment. At Monitoring Control Team an approach is implemented alternative to those cited that takes advantage of the fact that it is available of very high precision solar ephemeris, so we can enter an additional parameter to adjust against the errors of collected follow-up, which represents the delay or advance accumulated by the internal clock of the Equipment. In this way the errors solar tracking are thus characterized by seven parameters, the six described above and the temporal drift parameter that add to the independent variable, time, of the equations that make up the solar ephemeris. In this way during the process of adjustment against the set of tracking errors, in addition to get the parameters that characterize installation errors, assembly, and manufacture of the follower, you will get the drift that has suffered the internal system clock so that this can be set again on time eliminating this.

Auto-calibración generalizadaGeneralized Self-Calibration

Hemos descrito hasta aquí todas las rutinas y procedimientos que el Equipo de Control de Seguimiento lleva a cabo para lograr un seguimiento solar de la máxima precisión y los recursos físicos que dicho Equipo reúne para realizarlas. El mayor énfasis se ha puesto en la descripción de los procedimientos que realiza para calibrar las efemérides solares internas de modo automático. No obstante resta aún poner de manifiesto el hecho de que para ajustar los parámetros del modelo de errores y el parámetro de deriva temporal las efemérides a emplear no tienen porque ser necesariamente las del sol, y a los efectos del procedimiento de calibración serán igual de validas las de cualquier cuerpo celeste de precisión equivalente. En este sentido la alternativa al sol mas interesante a la vez que viable seria la luna, para la cual existen también efemérides de gran precisión cuya programación y computo por parte del microcontrolador del Equipo de Seguimiento Solar es igualmente factible. El diámetro aparente de la luna y el sol son prácticamente idénticos, por lo que el procedimiento de adquisición de errores de seguimiento sería aplicable con el satélite terrestre sin apenas modificaciones, salvo en lo referente a los sensores a utilizar para determinar el apuntamiento preciso habrán de tener una sensibilidad mucho mayor, siendo así que la luna llena tiene una irradiancia seis ordenes de magnitud inferior a la del sol. Así por ejemplo en el caso de la variante descrita que únicamente integra un sensor de corriente, este, en base a las eficiencias y tensiones de circuito abierto habituales en un sistema de concentración fotovoltaica, debe ser sensible a corrientes del orden de microamperios, si bien la precisión y estabilidad de los resistores de alto valor que esto exigiría no es un parámetro critico pues en la maximización solo se atiende a las variaciones relativas de la corriente y no a la precisión de la medida. En el caso particular de que la adquisición de errores se realice con la luna, será también necesario programar en el microcontrolador ecuaciones de fase lunar en función del día, pues las efemérides lunares calculan el vector lunar en función del tiempo y este apunta siempre al centro del disco lunar, así pues y para evitar errores las adquisición de errores debería realizarse en los días en que la fase este muy próxima a la luna llena. Tema aparte será la utilización del sensor de irradiancia integrado en el procedimiento de adquisición de errores de seguimiento en base al sol. La gran ventaja de poder realizar la adquisición de errores de seguimiento con la luna esta en que este proceso que de realizarse por el sol requiere una jornada completa en la que la producción energética del generador fotovoltaico se reducirá (caso de la primera variante arriba descrita con maximización de la potencia de salida) o interrumpida por completo (caso de la segunda variante con maximización de la corriente de cortocircuito), por lo cual mas allá de la primera calibración realizada el día de instalación y puesta a punto del seguidor no serían deseables otras calibraciones. Sin embrago hay fuentes de error de naturaleza claramente variable con el tiempo, como es la propia deriva del reloj interno del Equipo de Control de Seguimiento, que si requeriría ajustes periódicos vía calibración que bien podrían realizarse en periodos de ciclo lunar. Otra ventaja adicional del empleo de la luna esta en que su irradiancia es tres ordenes de magnitud superior a la de los planetas mas brillantes del sistema solar y cuatro veces superior a la de las estrellas mas brillantes, con lo cual resulta fácil discrimar este astro de los restantes nocturnos en base a la potencia entregada por el sistema de generación fotovoltaico o equivalente.We have described here all the routines and procedures that the Monitoring Control Team carries out to achieve maximum precision solar tracking and physical resources that said team gathers to carry them out. The oldest emphasis has been placed on the description of the procedures that performs to calibrate the internal solar ephemeris so automatic. However, the fact of that to adjust the error model parameters and the temporary drift parameter the ephemeris to be used do not have because they are necessarily those of the sun, and for the purposes of calibration procedure will be equally valid those of any Celestial body of equivalent precision. In this sense the alternative to the sun more interesting while viable would be the moon, for which there are also high-precision ephemeris whose programming and computing by the microcontroller of the Equipment Solar tracking is equally feasible. The apparent diameter of the moon and sun are practically identical, so the procedure for acquiring tracking errors would be applicable with the terrestrial satellite with hardly any modifications, except in relation to the sensors to be used to determine the precise pointing must have a much greater sensitivity, being so that the full moon has an irradiance six orders of magnitude lower than that of the sun. So for example in the case of the described variant that only integrates a current sensor, this, based on the open circuit efficiencies and voltages usual in a photovoltaic concentration system, it must be sensitive to currents of the order of microamps, although the precision and stability of high value resistors than this would not be a critical parameter because in maximization only attends to the relative variations of the current and not to the measurement accuracy. In the particular case that the acquisition errors are made with the moon, it will also be necessary to program in the microcontroller lunar phase equations depending on the day, because lunar ephemeris calculate the lunar vector based on the time and this always points to the center of the lunar disk, so and to avoid errors, the acquisition of errors should be done in the days when the phase is very close to the full moon. Topic apart will be the use of the irradiance sensor integrated in the procedure for acquiring follow-up errors based on Sun. The great advantage of being able to make the acquisition of errors tracking with the moon is that this process to be carried out by the sun requires a full day in which production Photovoltaic generator energy will be reduced (case of the first variant described above with maximization of the power of output) or completely interrupted (case of the second variant with short circuit current maximization), so beyond of the first calibration performed on the day of installation and commissioning follower point other calibrations would not be desirable. Without However, there are clearly variable sources of error with time, as is the drift of the internal clock of the Team of Follow-up Control, which would require periodic adjustments via calibration that could well be performed in periods of the lunar cycle. Another additional advantage of the use of the moon is that its irradiance is three orders of magnitude greater than that of brightest planets in the solar system and four times higher than that of the brightest stars, which makes it easy discriminate this star from the remaining nocturnal ones based on the power delivered by the photovoltaic generation system or equivalent.

De nuevo con sensores de mayor precisión también será posible realizar la adquisición de errores con los planetas o las estrellas mas brillantes, para los cuales también existen efemérides de gran precisión y con especial motivo en el caso de las estrellas en las que solo consisten en transformaciones de sus coordenadas fijas celestes a las locales del punto de observación. Además serán prácticamente focos puntuales lo cual puede redundar en una mayor precisión en las medidas del error de seguimiento, y además pueden resultar alternativas en casos en que la luna la fase de la luna este distante de la luna llena. Su principal inconveniente es la posibilidad de que el procedimiento de adquisición de errores tome unos planetas o estrellas por otros, pues en este caso ya se pueden presentar varios astros con irradiancias del mismo orden de magnitud.Again with more accurate sensors too it will be possible to make the acquisition of errors with the planets or the brightest stars, for which there are also ephemeris of great precision and with special reason in the case of stars in which they only consist of transformations of their celestial fixed coordinates to the local observation point. They will also be practically spotlights which can result in greater precision in tracking error measurements, and they can also be alternatives in cases where the moon phase from the moon this distant from the full moon. His main drawback is the possibility that the procedure of error acquisition take some planets or stars for others, because in this case you can present several stars with irradiations of the same order of magnitude.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Para complementar la descripción realizada y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se va a efectuar una descripción detallada de una realización preferente, en base a un juego de esquemas y diagramas de flujo que se acompaña a esta memoria descriptiva, formando parte integrante de la misma y en donde con carácter meramente orientativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description and with in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a detailed description of a preferred embodiment, based on a set of diagrams and diagrams of flow that accompanies this descriptive report, being part member of the same and where merely for guidance and not limiting, the following has been represented:

La figura 1 muestra en un diagrama de bloques los constituyentes físicos fundamentales del Equipo de Control de Seguimiento Solar, así como las interrelaciones entre estosFigure 1 shows in a block diagram the fundamental physical constituents of the Control Team of Solar Tracking, as well as the interrelationships between these

Las figura 2 a 7 ilustran mediante diagramas de flujo el método de operación del Equipo de Control de Seguimiento Solar.Figures 2 to 7 illustrate by diagrams of Flow the operation method of the Tracking Control Equipment Solar.

Las figuras 8 a 10 señalan los parámetros angulares que integran el modelo de errores de seguimiento.Figures 8 to 10 indicate the parameters angles that integrate the tracking error model.

Descripción de una realización preferenteDescription of a preferred embodiment Constituyentes Constituents

Una realización preferente del Equipo de Control de Seguimiento Solar propuesto tendrá los siguientes constituyentes físicos fundamentales:A preferred embodiment of the Control Equipment Proposed Solar Tracking will have the following constituents fundamental physicists:

\bullet?
Un microcontrolador (1)A microcontroller (1)

\bullet?
Un reloj interno en base a un oscilador de cuarzo (2)An internal clock based on a quartz oscillator (2)

\bullet?
Una unidad electrónica de control de motores eléctricos de corriente continua o alterna según el caso (3)An electronic unit of control of electric motors of direct or alternating current according to the case (3)

\bullet?
Codificadores ópticos incrementales que informan de la orientación en cada momento de los distintos ejes de seguimiento bajo control, y los circuitos correspondientes para la decodificación de sus señales y lectura por parte del microcontrolador (4)Optical encoders incrementals that inform the orientation in each moment of the different tracking axes under control, and circuits corresponding for decoding your signals and reading by microcontroller part (4)

\bullet?
Sensores de final de carrera de tipo electromecánico que señalen al microcontrolador los extremos de los rangos de seguimientos de los distintos ejes de seguimiento bajo control, e impidan su superación (5)Limit sensors electromechanical type that point to the microcontroller the ends of the tracking ranges of the different tracking axes under control, and prevent its overcoming (5)

\bullet?
Dispositivos de conmutación de la línea de potencia del generador fotovoltaico que monte el seguidor solar a controlar, con objeto de que el microcontrolador tenga la opción de ocasionalmente desconectar dicha línea de la carga y para luego cortocircuitarla (6)Switching devices the power line of the photovoltaic generator that assembles the solar tracker to control, in order that the microcontroller have the option of occasionally disconnecting said line from the load and then short circuit it (6)

\bullet?
Dispositivos de conmutación de la línea de potencia del generador fotovoltaico que monte el seguidor solar a controlar, con objeto de que el microcontrolador tenga la opción de ocasionalmente seleccionar que sensor de corriente de los abajo descritos medirá la corriente de línea cuando esta queda cortocircuitada (7)Switching devices the power line of the photovoltaic generator that assembles the solar tracker to control, in order that the microcontroller have the option to occasionally select which sensor current below described will measure the line current when this is shorted (7)

El citado microcontrolador dispondrá de una serie de entradas analógicas, que dotadas de los necesarios circuitos externos de acondicionamiento de señal permitirán la lectura de:The aforementioned microcontroller will have a series of analog inputs, which equipped with the necessary external signal conditioning circuits will allow the Reading of:

\bullet?
Un sensor de corriente dimensionado en base a la corriente máxima del generador fotovoltaico que monte el seguidor solar a controlar bajo fuente solar (8)A current sensor dimensioned based on maximum generator current photovoltaic to mount the solar tracker to control under source solar (8)

\bullet?
Un sensor de muy baja corriente dimensionado en base a la corriente máxima del generador fotovoltaico que monte el seguidor solar a controlar bajo fuente lunar (9)A very low current sensor dimensioned based on maximum generator current photovoltaic to mount the solar tracker to control under source mole (9)

\bullet?
Un sensor de irradiancia solar global (10)A solar irradiance sensor global (10)
Método de operaciónOperation method

En términos generales el procedimiento de seguimiento solar se realizará del siguiente modo:In general terms the procedure of solar tracking will be carried out as follows:

1.one.
Tras la conexión del Equipo de Control de Seguimiento al seguidor a controlar y la instalación en campo de todo el conjunto, se procede a realizar un primer proceso de autocalibración que sigue la siguiente secuencia:After Connection of the Follow-up Control Team to the follower to control and field installation of the whole set, proceed to perform a first self-calibration process that follows the following sequence:

a.to.
Condicionado a la superación en el sensor de irradiancia global de un umbral prefijado el microcontrolador procede a cortocircuitar la linea de potencia del generador fotovoltaico que monta el seguidor solar (11).Conditioned to overcome in the global irradiance sensor of a preset threshold the microcontroller proceeds to short circuit the power line of the Photovoltaic generator that mounts the solar tracker (11).

b.b.
El microcontrolador procede a conmutar del modo necesario para que el sensor de corriente mida la corriente de línea, que será la corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico (12).He microcontroller proceeds to switch as necessary so that the current sensor measure the line current, which will be the short circuit current of the photovoltaic generator (12).

c.C.
Condicionado en todo momento a la superación en el sensor de irradiancia global de un umbral prefijado, se maximiza dicha irradiancia consecutivamente en los dos ejes de seguimiento (13).Conditioned at all times to the global threshold irradiance sensor exceeded preset, said irradiance is maximized consecutively in both tracking axes (13).

d.d.
Condicionado en todo momento a la superación en el sensor de irradiancia global de un umbral prefijado, se rastrea por espirales rectangulares, tomando como punto de partida la orientación suministrada por las efemérides solares, hasta que la salida del sensor de corriente supera un determinado umbral prefijado (14).Conditioned at all times to the global threshold irradiance sensor exceeded preset, it is traced by rectangular spirals, taking as starting point the guidance provided by the ephemeris solar, until the current sensor output exceeds a certain preset threshold (14).

       \newpage\ newpage
    

e.and.
Condicionado en todo momento a la superación en el sensor de irradiancia global de un umbral prefijado, se realizan de modo iterativo las maximizaciones lineales necesarias de tal modo que se localice la orientación de los dos ejes para la que se mide la máxima corriente (15).Conditioned at all times to the global threshold irradiance sensor exceeded preset, linear maximizations are performed iteratively necessary so that the orientation of the two is located axes for which the maximum current is measured (15).

f.F.
Se registran los errores de seguimiento en cada eje (16).Be record tracking errors on each axis (16).

g.g.
En tanto no se supere un numero de medidas de error de seguimiento prefijado, pasado un cierto intervalo de tiempo, calculado de tal modo que el numero de medidas necesarias por el intervalo de tiempo sea igual al tiempo que en ese día el sol permanece dentro del rango de seguimiento del seguidor, se vuelve al punto a (17).In as long as a number of follow-up error measures are not exceeded preset, after a certain time interval, calculated from such so that the number of measurements needed by the time interval equal to the time that on that day the sun remains within the range Following the follower, return to point a (17).

2.2.
El microcontrolador actúa sobre los dispositivos de conmutación de linea para volver a conectar esta a la carga (18).He microcontroller acts on the switching devices of line to reconnect this to the load (18).

3.3.
Con el conjunto de errores de seguimiento colectados durante el día y una vez que al atardecer el vector solar queda fuera del rango de seguimiento del seguidor solar, se realiza el ajuste de los seis parámetros del modelo de errores de seguimiento. El ajuste lo realiza el microcontrolador aplicando el algoritmo iterativo de Levenberg-Marquardt para lo cual dispone de toda la noche, hasta que a la mañana siguiente el vector solar vuelva a entrar dentro del rango de seguimiento del seguidor (19).With the set of tracking errors collected during the day and once at sunset the solar vector is outside the range of solar tracker tracking, the six adjustment is made Parameters of the tracking error model. Fit it performs the microcontroller by applying the iterative algorithm of Levenberg-Marquardt for which he has all the night, until the next morning the solar vector returns to enter within the follower tracking range (19).

4.Four.
Con el generador fotovoltaico de nuevo conectado a la carga se inicia el procedimiento de seguimiento solar en base a las coordenadas suministradas por las efemérides solares y su posterior corrección por el modelo de errores trabajando con los parámetros producto del ajuste realizado la noche posterior a la mañana de colección de errores de seguimiento. Procedimiento de seguimiento que en lo sucesivo se desarrollara día tras día siempre que las coordenadas suministradas se mantengan dentro del rango de seguimiento del seguidor solar. Al atardecer cuando el vector solar abandona el rango de seguimiento, el microcontrolador se posiciona siempre en una orientación próxima a aquella en la que al amanecer se encontrara el vector solar por primera vez dentro del rango de seguimiento, de tal modo que al día siguiente se pierda el menor tiempo en iniciar el seguimiento una vez se hace posible (20).With the photovoltaic generator again connected to the load starts the solar tracking procedure based on coordinates supplied by the solar ephemeris and its subsequent correction for the error model working with the product parameters of the adjustment made the night after the morning of collection of tracking errors Follow-up procedure that successive will be developed day after day as long as the coordinates supplied are kept within the tracking range of the Solar Tracker. At sunset when the solar vector leaves the tracking range, the microcontroller is always positioned at an orientation close to that in which at dawn you will find the solar vector for the first time within the range of follow-up, so that the next day the child is lost time to start tracking once it becomes possible (twenty).

5.5.
Con objeto de eliminar los errores en reloj interno del Equipo de Seguimiento Solar se ajustara periódicamente el parámetro de deriva temporal contra un conjunto de errores de seguimiento. Para evitar que estos ajustes periódicos interrumpan la generación de potencia por parte del generador fotovoltaico, la correspondiente sesión de colección de errores de seguimiento se desarrollara por en noches de luna aproximadamente llena, por tanto en un periodo no inferior al de rotación lunar, en el entorno de los 29,5 días. Con este propósito el microcontrolador tiene programada las ecuaciones que computan el porcentaje de disco lunar iluminado en función del día, y el procedimiento de autocalibración se inicia la en la primera noche que se supera un determinado porcentaje prefijado próximo al 100% y sigue la siguiente secuencia (21):With in order to eliminate errors in the internal clock of the Equipment Solar Tracking will periodically adjust the drift parameter temporary against a set of tracking errors. To avoid that these periodic settings interrupt power generation by the photovoltaic generator, the corresponding session of collection of tracking errors will be developed by on nights of approximately full moon, therefore in a period not less than of lunar rotation, around 29.5 days. With this purpose the microcontroller has programmed the equations that compute the percentage of lunar disk illuminated according to the day, and the self-calibration procedure begins in the first night that a certain predetermined percentage is exceeded next to 100% and follow the following sequence (21):

a.to.
El microcontrolador procede a cortocircuitar la linea de potencia del generador fotovoltaico que monta el seguidor solar (22).He microcontroller proceeds to short circuit the power line of the Photovoltaic generator that mounts the solar tracker (22).

b.b.
El microcontrolador procede a conmutar del modo necesario para que el sensor de muy baja corriente mida la corriente de línea, que será la corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico (23).He microcontroller proceeds to switch as necessary so that the Very low current sensor measure the line current, which will be The short-circuit current of the photovoltaic generator (2. 3).

c.C.
Se rastrea por espirales rectangulares, tomando como punto de partida la orientación suministrada por las efemérides solares y su posterior corrección por el modelo de errores trabajando con los parámetros producto de la autocalibración desarrollada en 1, hasta que la salida del sensor de muy baja corriente supera un determinado umbral prefijado y se pasa al punto d. Si por el contrario la velocidad lineal de expansión del rastreo decae por debajo de la máxima velocidad de desplazamiento lunar sin que el sensor de muy baja corriente supere el citado umbral, el rastreo se detiene y se pasa al punto f. (24).Be track by rectangular spirals, taking as a starting point the guidance provided by the solar ephemeris and its subsequent correction by the error model working with the parameters product of the self-calibration developed in 1, up to that the very low current sensor output exceeds a certain preset threshold and go to point d. If on the contrary the linear velocity of trace expansion drops below the maximum lunar displacement speed without the sensor very Low current exceeds the aforementioned threshold, the tracking stops and go to point f. (24).

d.d.
De modo iterativo se realizan las maximizaciones lineales necesarias de tal modo que se localice la orientación de los dos ejes para la que se mide la máxima corriente (25).From iterative mode the necessary linear maximizations of such that the orientation of the two axes for which the maximum current is measured (25).

e.and.
Se registra los errores de seguimiento en cada eje (26).Be record tracking errors on each axis (26).

f.F.
En tanto no se supere un numero prefijado de rastreos iniciados aunque no necesariamente culminados con una medida de error de seguimiento, pasado un cierto intervalo de tiempo, calculado de tal modo que el numero de rastreos necesarios por el intervalo de tiempo sea igual a tiempo que en esa noche la luna permanece dentro del rango de seguimiento del seguidor, se vuelve al punto a. (27).In as long as a predetermined number of traces started is not exceeded although not necessarily culminated with an error measure of tracking, after a certain time interval, calculated in such so that the number of traces required by the interval of time is equal to time that on that night the moon remains inside of the follower tracking range, return to point a. (27).

6.6.
Si la cantidad medidas de error de seguimiento colectados durante esa noche no supera la cantidad mínima necesaria prefijada para garantizar un ajuste preciso del parámetro de deriva temporal se desarrollara secuencia de colección de errores descrita en el punto 5 en las noches sucesivas y en tanto en cuanto el porcentaje de superficie lunar iluminada siga siendo superior al valor prefijado. Si llega una noche en la que el porcentaje de superficie lunar iluminada queda por debajo del valor y la cantidad de medidas de error de seguimiento sigue siendo inferior a la cantidad mínima prefijada se suspende la autocalibración nocturna se eliminan las medidas realizadas y se vuelve al punto 4. Por el contrario en el momento en que la cantidad de medidas de error de seguimiento colectadas supere la cantidad mínima necesaria prefijada para garantizar un ajuste el microcontrolador lo iniciara aplicando el algoritmo iterativo de Levenberg-Marquardt aprovechando para ello los periodos de tiempo que sigan en que el vector solar no se encuentre dentro del rango de seguimiento del seguidor. Una vez realizado dicho ajuste y obtenido el parámetro de deriva temporal el microcontrolador corregirá la hora del reloj interno añadiendo este factor corrector, y se vuelve al punto 4 (28).If the amount of tracking error measures collected during that night does not exceed the minimum amount required to ensure a precise adjustment of the temporary drift parameter is develop error collection sequence described in point 5 on successive nights and as for the percentage of Illuminated lunar surface remains higher than the preset value. If a night comes when the percentage of lunar surface illuminated is below the value and quantity of measurements of tracking error is still less than the minimum amount preset night self-calibration is suspended, the measures taken and return to point 4. On the contrary in the time when the amount of tracking error measures collected exceed the minimum amount required to guarantee an adjustment the microcontroller will start by applying the iterative algorithm of Levenberg-Marquardt taking advantage of the periods of time that follow in which the solar vector is not within the tracking range of the follower. Once this adjustment has been made and the parameter of temporary drift the microcontroller will correct the clock time internal by adding this correction factor, and return to point 4 (28).

Claims (7)

1. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende el computo preliminar de las coordenadas locales del sol (acimut & elevación) por medio de efemérides solares codificadas en un microcontrolador, y su posterior conversión a ángulos de rotación de los ejes de seguimiento del concentrador fotovoltaico con respecto a sus posiciones de referencia por medio de las ecuaciones de un modelo de errores, que también codificadas en el microcontrolador, tienen en cuenta las diferencias entre el referencial de dichas efemérides y el del seguidor solar que se esta controlando, diferencias que son debidas a errores con respecto a las especificaciones en la instalación, fabricación y montaje tanto de dicho seguidor solar como del sistema de concentración fotovoltaica que soporta y apunta al sol.1. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating in accordance with a method comprising the preliminary computation of the local coordinates of the sun (azimuth & elevation) by means of solar ephemerides encoded in a microcontroller, and their subsequent conversion at rotation angles of the monitoring axes of the photovoltaic concentrator with respect to its reference positions by means of the equations of an error model, which are also encoded in the microcontroller, take into account the differences between the reference of said ephemeris and the of the solar tracker being controlled, differences that are due to errors with respect to the specifications in the installation, manufacture and assembly of both said solar tracker and the photovoltaic concentration system that supports and points to the sun. 2. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende el empleo de un modelo de errores según la reivindicación 1 que caracteriza las diferencias entre el referencial de las efemérides solares y el del seguidor solar que controla el Equipo de Control de Seguimiento Solar, por medio de seis parámetros. Los valores de los citados seis parámetros que corresponden al seguidor solar bajo control se ajustan internamente en el microcontrolador a partir de un conjunto de errores de apuntamiento al sol o a la luna.2. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating according to a method comprising the use of an error model according to claim 1 that characterizes the differences between the reference of the solar ephemeris and that of the solar tracker that Control the Solar Tracking Control Equipment, by means of six parameters. The values of the aforementioned six parameters that correspond to the solar tracker under control are adjusted internally in the microcontroller from a set of pointing errors to the sun or the moon. 3. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende la recolección automática de errores de apuntamiento al sol para su empleo según la reivindicación 2. Dicho método de recolección automática de errores localiza la orientación real del sol en términos de rotaciones angulares de los ejes del seguidor, por medio de rutinas de búsqueda que se desarrollan en tres etapas: (i) la maximización de la corriente de cortocircuito de un sensor de irradiancia solar global incidente en la apertura o plano de colección del concentrador fotovoltaico, de tal modo que primero se maximiza dicha corriente actuando el motor de un eje en el sentido en que esta crece, y a continuación se repite esta misma operación en el otro eje, (ii) el trazado de movimientos de búsqueda que describen una espiral rectangular cuando se representan en coordenadas cartesianas las rotaciones imprimidas a los dos ejes con el tiempo como parámetro, movimientos que continúan de este modo hasta que se detecta el sol por medio de unos sensores de corriente y tensión que miden estas variables en 1 salida del concentrador fotovoltaico, o de modo equivalente se detecta el sol por medio de un sensor que preliminarmente ha sido calibrado con la máxima salida de potencia de de dicho concentrador. (iii) la maximización de la potencia entregada por el concentrador fotovoltaico, según se mide con unos sensores de corriente y tensión, o de modo equivalente mediante el apuntamiento de un sensor de apuntamiento que preliminarmente ha sido calibrado con la máxima salida de potencia de de dicho concentrador. Una vez localizado el sol se almacenan las orientaciones de los dos ejes de seguimiento en términos de sus respectivas rotaciones
angulares.
3. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating in accordance with a method comprising automatic collection of sun pointing errors for use according to claim 2. Said automatic error collection method locates the actual orientation. of the sun in terms of angular rotations of the follower axes, by means of search routines that develop in three stages: (i) the maximization of the short-circuit current of a global solar irradiance sensor incident at the aperture or plane of collection of the photovoltaic concentrator, in such a way that said current is maximized first by operating the motor of one axis in the direction in which it grows, and then this same operation is repeated on the other axis, (ii) the plot of search movements that describe a rectangular spiral when the rotations printed to the two ej are represented in Cartesian coordinates It is over time as a parameter, movements that continue in this way until the sun is detected by means of current and voltage sensors that measure these variables at 1 output of the photovoltaic concentrator, or equivalently the sun is detected by means of a sensor that has previously been calibrated with the maximum power output of said concentrator. (iii) the maximization of the power delivered by the photovoltaic concentrator, as measured with current and voltage sensors, or equivalently by pointing a pointing sensor that has been previously calibrated with the maximum power output of said hub. Once the sun is located, the orientations of the two tracking axes are stored in terms of their respective rotations
angular.
4. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende la recolección automática de errores de apuntamiento al sol para su empleo según la reivindicación 2, y que opera según la reivindicación 3, con la variante de que la etapa (ii) de búsqueda por espirales rectangulares se desarrolla hasta que se detecta al aumentar por encima de un umbral prefijado la corriente entregada por el concentrador fotovoltaico polarizado a tensión constante, según se mide con un sensor de corriente. Se inicia a continuación la etapa (iii) que en esta variante pretende la maximización de la corriente entregada por el concentrador fotovoltaico polarizado a tensión constante, según se mide con un sensor de corriente. Una vez localizado el sol se almacenan las orientaciones de los dos ejes de seguimiento en términos de sus respectivas rotaciones angulares.4. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating according to a method comprising automatic collection of sun pointing errors for use according to claim 2, and operating according to claim 3, with the variant that the step (ii) of search by rectangular spirals is developed until it is detected when the current delivered by the constant voltage polarized photovoltaic concentrator is increased above a predetermined threshold, as measured with a current sensor. The step (iii) is then started, which in this variant aims to maximize the current delivered by the constant voltage polarized photovoltaic concentrator, as measured with a current sensor. Once the sun is located, the orientations of the two tracking axes are stored in terms of their respective angular rotations. 5. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende la recolección automática de errores de apuntamiento a la luna para su empleo según la reivindicación 2. Dicho método de recolección automática de errores localiza la orientación real de la luna en términos de rotaciones angulares de los ejes del seguidor, por medio de rutinas de búsqueda que se desarrolla en dos etapas (i) el trazado de movimientos de búsqueda que describen una espiral rectangular según la reivindicación 3, movimientos que continúan de este modo hasta que se detecta la luna al aumentar por encima de un umbral prefijado la corriente entregada por el concentrador fotovoltaico polarizado a tensión constante, según se mide con un sensor de muy baja corriente. Se inicia a continuación la etapa (ii) que pretende la maximización de la corriente entregada por el concentrador fotovoltaico polarizado a tensión constante, según se mide con el sensor de muy baja corriente. Una vez localizado la luna se almacenan las orientaciones de los dos ejes de seguimiento en términos de sus respectivas rotaciones angulares.5. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating in accordance with a method comprising automatic collection of moon pointing errors for use according to claim 2. Said automatic error collection method locates the orientation. real of the moon in terms of angular rotations of the follower axes, by means of search routines that are developed in two stages (i) the tracing of search movements describing a rectangular spiral according to claim 3, movements that continue from this mode until the moon is detected when the current delivered by the polarized photovoltaic concentrator at constant voltage is increased above a predetermined threshold, as measured with a very low current sensor. The step (ii) that seeks to maximize the current delivered by the polarized photovoltaic concentrator at constant voltage is then started, as measured by the very low current sensor. Once the moon is located, the orientations of the two tracking axes are stored in terms of their respective angular rotations. 6. Un Procedimiento de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por operar de acuerdo con un método que comprende la utilización de un parámetro de deriva temporal en un modelo de errores según la reivindicación 2, cuyo valor concreto para el concentrador bajo control puede ajustarse, de modo individual o en conjuntamente con el resto de parámetros del modelo, a partir del conjunto de errores de apuntamiento adquirido automáticamente según las reivindicaciones 3, 4 6 5 y de este modo corregir los atrasos o adelantos que puedan sobrevenir a un reloj interno integrado en el Equipo de Control de Seguimiento Solar, en función de cuya hora se calculan las efemérides solares.6. A Solar Tracking Control Procedure for photovoltaic concentrators characterized by operating according to a method comprising the use of a temporary drift parameter in an error model according to claim 2, whose specific value for the concentrator under control can be adjusted , individually or in conjunction with the other parameters of the model, from the set of pointing errors acquired automatically according to claims 3, 4 6 5 and thus correct the delays or advances that may arise from an integrated internal clock in the Solar Tracking Control Team, depending on whose time the solar ephemeris are calculated.
         \newpage\ newpage
      
7. Un Equipo de Control de Seguimiento Solar para concentradores fotovoltaicos caracterizado por comprender:7. A Solar Tracking Control Equipment for photovoltaic concentrators characterized by comprising:
\bullet?
Un microcontrolador o microprocesador.A microcontroller or microprocessor.
\bullet?
Un reloj interno.An internal clock
\bullet?
Una unidad electrónica de control de motores eléctricos de corriente continua o alterna según el caso.An electronic unit of control of electric motors of direct or alternating current according to the case.
\bullet?
Sensores de posición que realimentan al control la orientación alcanzada en cada eje de seguimiento.Position sensors that feedback to the control the orientation achieved on each axis of tracing.
\bullet?
Dispositivos de conmutación de la línea de potencia del concentrador fotovoltaico con que ocasionalmente desconectar dicha línea de la carga y para luego cortocircuitarla.Switching devices the power line of the photovoltaic concentrator with which occasionally disconnect said line from the load and then short circuit it.
\bullet?
Dispositivos de conmutación de la línea de potencia del concentrador fotovoltaico con que poder seleccionar el sensor de corriente que medirá la corriente de línea cuando esta queda cortocircuitada.Switching devices the power line of the photovoltaic concentrator with which power select the current sensor that will measure the line current when it is shorted.
\bullet?
Un sensor de corriente dimensionado en base a la corriente máxima del concentrador fotovoltaico.A current sensor dimensioned based on maximum concentrator current photovoltaic
\bullet?
Un sensor de muy baja corriente dimensionado en base a la corriente máxima del concentrador fotovoltaico a la irradiancia de la luna llena.A very low current sensor dimensioned based on maximum concentrator current photovoltaic to the irradiance of the full moon.
\bullet?
Un sensor de tensión dimensionado en base a la tensión máxima del concentrador fotovoltaico.A tension sensor dimensioned based on maximum concentrator tension photovoltaic
\bullet?
Un sensor de irradiancia global.An irradiance sensor global.
\bullet?
Un sensor de apuntamiento solar.A pointing sensor solar.
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