一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于太陽能技術領域，涉及一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統。
【背景技術】
[0002] 太陽能是一種取之不盡用之不竭、無污染的新型能源，但太陽能同時又有其局限 性，比如空間分布不斷變化、間歇性、低密度等，因此對其收集和利用提出了很高的要求。為 了提高對太陽能的利用率，主要從兩方面入手：一是提高太陽能接收裝置的能量轉換率； 二是提高對太陽能的接收率。
[0003] 由于太陽每時每刻都在運動著，要提高接收裝置對太陽能的接收率，必須使接收 裝置自動跟蹤太陽的運動軌跡。在跟蹤方式方面，主要有兩種方式，即視日運動軌跡跟蹤和 光電跟蹤方式；而在跟蹤裝置方面，又主要有單軸跟蹤和雙軸跟蹤。
[0004] 目前有許多跟蹤方案已申請了專利，這些專利或是改善了光傳感器的裝置，使得 對于追光更加容易；或是改善了機械傳動機構，使得機械結構更穩定，提高了系統的可靠 性；或是采用了不同的跟蹤方式，使得對于太陽的跟蹤更為準確，更為方便。
[0005] 但這些技術方案都只是針對一組光伏組件而言的，若實際光伏發電系統中的大量 光伏組件跟蹤問題時，只是將此技術進行移植，所有的光伏組件采用的是同樣的跟蹤方案。 但這明顯有一個不足，即每個光伏組件采用的傳感方式、控制方式、跟蹤方式都是相同的， 這就造成了系統整體的復雜程度與成本的增加，同時也導致后期的維護費用也相應的增 加，從而降低了系統整體的可靠性和穩定性。

【發明內容】

[0006] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統。
[0007] 為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0008] 一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統，該系統包括多個光伏組件，多個光伏組 件包括多智能體的領導節點和多智能體的跟蹤節點，多智能體的領導節點和多智能體的跟 蹤節點組成一個分布式網絡；
[0009] 所述多智能體的領導節點包括光伏組件、光強檢測模塊、光照方向檢測模塊、控制 器、驅動器接口、通信模塊、高度角電機和方位角電機；所述光伏組件用于接收太陽能；光 強檢測模塊和光照方向檢測模塊安裝在光伏組件平面上，用于采集光強和光照方向，將采 集的信號經信號處理電路傳輸至控制器；所述控制器分析處理數據并發送控制信號至驅動 器接口，并經通信模塊將太陽的位置信息傳輸至跟蹤節點；所述驅動器接口接收信號并控 制高度角電機和方位角電機，調整位置，多智能體的領導節點通過光電跟蹤方式實現對太 陽的跟蹤；
[0010] 所述多智能體的跟蹤節點包括光伏組件、控制器、驅動器接口、通信模塊、高度角 電機和方位角電機；所述通信模塊用于接收多智能體的領導節點傳輸的太陽位置信息和其 他鄰居跟蹤節點的信息，并將相關位置信息傳輸至鄰居跟蹤節點；所述控制器通過自身的 狀態信息和鄰居節點的信息經分布式協調跟蹤算法計算相應的太陽位置信息并發送控制 信號至驅動器接口，所述驅動器接口接收信號并控制高度角電機和方位角電機，調整位置， 進而實現對太陽的跟蹤。
[0011] 進一步，所述多智能體的領導節點還包括GPS定位模塊和時間模塊，多智能體的 領導節點通過視日運動軌跡跟蹤方式實現對太陽的跟蹤；
[0012] 所述視日運動軌跡跟蹤方式通過GPS模塊獲取本地的經煒度信息，時間模塊獲取 當時當地的時間，通過計算獲取當時當地的太陽高度角和方位角信息，再與光伏組件已經 轉過的角度信息進行比較，獲取角度差信息，通過系統預設的程序驅動光伏組件到與太陽 光線垂直的位置，實現對太陽的跟蹤。
[0013] 進一步，所述光強檢測模塊設有兩個下限閾值II和12(11〈12);當光強小于II 時，系統停止跟蹤；當光強大于II小于12時，使用視日運動軌跡跟蹤方式；當光強大于12 時，使用光電跟蹤方式；多智能體的領導節點通過視日運動軌跡跟蹤與光電跟蹤相結合的 方式實現對太陽的跟蹤。
[0014] 進一步，所述多智能體的領導節點和多智能體的跟蹤節點設置有開始位置開關和 結束位置開關，當跟蹤裝置觸碰到結束位置開關時，使跟蹤裝置回到起始開關位置處。
[0015] 進一步，所述多智能體的領導節點為一個或者多個。
[0016] 進一步，所述多智能體的領導節點采用雙軸跟蹤方式，實現對太陽的跟蹤。
[0017] 進一步，所述多智能體的領導節點和多智能體的跟蹤節點的通信模塊為無線通信 模塊。
[0018] 進一步，所述多智能體的領導節點與多智能體的跟蹤節點之間的通信方式為單向 無線通信；所述多智能體的跟蹤節點與多智能體的跟蹤節點之間的通信方式為雙向無線通 信。
[0019] 本發明的有益效果在于：本發明提供的一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統， 采用雙軸跟蹤方式，實現對太陽的全天候跟蹤，與固定式的裝置相比，發電效率提高了30% 左右；采用基于多智能體模型的分布式跟蹤控制策略，使系統結構簡化，復雜度降低，提高 了系統的使用壽命，以及降低后期的維護困難；采用設置位置開關、設置光強的下限閾值， 提高了系統的穩定性。
【附圖說明】
[0020] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步的詳細描述，其中：
[0021] 圖1為光伏組件群跟蹤示意圖；
[0022] 圖2為光伏組件群網絡拓撲圖；
[0023] 圖3為領導節點的硬件模塊；
[0024] 圖4為跟蹤節點的硬件模塊；
[0025] 圖5為領導節點的硬件設計；
[0026] 圖6為跟蹤節點硬件設計；
[0027] 圖7為領導節點軟件設計主流程圖；
[0028] 圖8為跟蹤節點的軟件設計主流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0030] 本發明提供的一種大規模光伏板組協調跟蹤控制系統采用視日運動軌跡跟蹤與 光電跟蹤相結合的方法來實現對太陽光線的跟蹤。在光伏組件的表面上安裝光強檢測傳感 器，當光強達到預設值時，跟蹤系統進入光電跟蹤方式，當光強低于預設值時進入系統預設 的程序跟蹤方式。
[0031] 光電跟蹤方式：在光伏組件的表面安裝四象限光敏電阻，利用四象限光敏電阻作 為傳感器，將光伏組件與太陽光的位置信號轉化為電信號，再將電信號進行處理后送入控 制器，通過控制器的輸出端送入驅動芯片，進而驅動電機的轉動，實現對太陽的跟蹤。
[0032] 視日運動軌跡跟蹤方式：多智能體的領導節點還包括GPS定位模塊和時間模塊， 由GPS模塊獲取本地的經煒度信息，由時間模塊獲取當時當地的時間，再通過計算獲取當 時當地的太陽高度角和方位角信息，再與光伏組件已經轉過的角度信息進行比較，獲取角 度差信息，通過系統預設的程序驅動光伏組件到與太陽光線垂直的位置。
[0033] 將上述跟蹤系統應用于大規模光伏板群中，若每個光伏組件都采用上述跟蹤方 案，理論上是可行的，但是這顯然增加了系統的成本，而且也增加了系統的復雜度，系統復 雜度的增加會導致初期投資、后期維護等費用相應的增加。
[0034] 為了解決這個問題，本專利所述系統運用網