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太陽(yáng)能是可再生能源之一，它具有豐富、清潔、容易開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。隨著全球能源短缺的問(wèn)題日益凸顯，如何開(kāi)放利用好太陽(yáng)能，并通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行精確吸收成為了當(dāng)今世界研究的課題。在新能源中，太陽(yáng)能發(fā)電已成為全球研究的重要領(lǐng)域。太陽(yáng)能作為一種清潔的能源，開(kāi)發(fā)前景廣闊。然而由于太陽(yáng)存在著光照強(qiáng)度隨著時(shí)間不斷變化等問(wèn)題，這對(duì)太陽(yáng)能的利用裝置提出了一定的技術(shù)要求。目前很多太陽(yáng)能電池板陣列基本都是固定的，不能充分利用太陽(yáng)能資源，發(fā)電效率低下。據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表面，在太陽(yáng)能電池板陣列中，相同條件下采用自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)發(fā)電要比固定裝置發(fā)電高35%左右。
太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)是能讓電池板時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，讓光線(xiàn)隨時(shí)垂直照射電池板的系統(tǒng)裝置，能顯著提高光伏組件的發(fā)電效率。目前市場(chǎng)上所使用的跟蹤系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)裝置分為兩種，分別是單軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。單軸是僅可以水平方向跟蹤，在高度上人為的進(jìn)行調(diào)節(jié)固定，這樣不僅工作量大，而且跟蹤精度不高。雙軸跟蹤可以在水平和高度兩個(gè)方向跟蹤太陽(yáng)軌跡，顯然雙軸的性能要明星高于單軸。
跟蹤系統(tǒng)從控制手段上系統(tǒng)可分為傳感器跟蹤和程序跟蹤（也稱(chēng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤）。傳感器跟蹤是利用傳感器檢測(cè)太陽(yáng)光線(xiàn)是否偏離電池板法線(xiàn)，當(dāng)太陽(yáng)光線(xiàn)偏離電池板法線(xiàn)時(shí)，傳感器發(fā)出偏差信號(hào)，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使跟蹤裝置從新對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。這種跟蹤裝置靈敏度高，但是容易受環(huán)境影響，如烏云遮住時(shí)。程序軌跡跟蹤，是根據(jù)太陽(yáng)的實(shí)際運(yùn)行軌跡，按照預(yù)定的程序調(diào)整跟蹤裝置。這種跟蹤方式能夠全天候?qū)崟r(shí)跟蹤，其精度不是很高，但是符合運(yùn)行情況，應(yīng)用較廣泛。
控制器一般分為PLC和單片機(jī)控制。單片機(jī)控制程序在出廠時(shí)編寫(xiě)開(kāi)發(fā)，一般設(shè)備一旦定型，不會(huì)再輕易改動(dòng)。使用PLC開(kāi)放較為普遍，可以很方便的學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的調(diào)試和編寫(xiě)，并且PLC的通訊接口多樣，通訊組網(wǎng)要比單片機(jī)方便簡(jiǎn)單。本文以使用PLC主控單元，程序控制雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)為例進(jìn)行深入分析，程序跟蹤就是利用PLC控制單元相應(yīng)的公式和算法，計(jì)算出太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置：方位角和高度角，然后控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)跟蹤裝，以達(dá)到實(shí)時(shí)跟蹤的目的。
太陽(yáng)方位角即太陽(yáng)所在的方位，是指太陽(yáng)光線(xiàn)在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇�(xiàn)的夾角，可以近似看作是樹(shù)立在地面上的直線(xiàn)在陽(yáng)光下的陰影與正南方向的夾角。太陽(yáng)方位角和高度角的實(shí)時(shí)數(shù)值可以通過(guò)地理經(jīng)緯度等參數(shù)利用公式計(jì)算出來(lái)�？貑卧翘�(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的核心部件，系統(tǒng)選用結(jié)構(gòu)緊湊�？梢赃x用西門(mén)子PLC200，配置靈活、指令豐富，通訊集成有RS232和RS485兩個(gè)通訊接口，RS232用于與工業(yè)觸摸屏通訊，RS485可用于組網(wǎng)使用。也可以用一些模擬量模塊，方便采集風(fēng)速等保護(hù)數(shù)據(jù)。工業(yè)觸摸屏能夠監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)、改變參數(shù)設(shè)置，以達(dá)到控制目的。 跟蹤的機(jī)械裝置一般由底座、立軸、橫軸、兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪等組成。其中一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫軸，支撐太陽(yáng)能電池板繞橫軸運(yùn)動(dòng)，跟蹤高度角運(yùn)行。另一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平軸，以跟蹤方位角變化。
在一天的整個(gè)過(guò)程中，跟蹤器能夠獲得最優(yōu)的高度角和方位角，電池板能夠接收到最大太陽(yáng)日輻射量。系統(tǒng)用一套公式由PLC計(jì)算出實(shí)際時(shí)刻太陽(yáng)所在的高度角和方位角。此公式根據(jù)所在的地理經(jīng)度、緯度、時(shí)間以及時(shí)區(qū)，(時(shí)區(qū)用分鐘表示，東區(qū)為正)從而得出太陽(yáng)的高度角和方位角。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)太陽(yáng)高度角和方位角與跟蹤裝置實(shí)際的高度角和方位角的差值，以及驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，計(jì)算出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的跟蹤運(yùn)行時(shí)間。最后通過(guò)程序執(zhí)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到要求的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)高度角和方位角的跟蹤。
跟蹤模式的判斷過(guò)程完全由軟件實(shí)現(xiàn)，靈活度高，可以針對(duì)不同地區(qū)和不同的氣候進(jìn)行調(diào)整，從而提高光伏電站的發(fā)電效率。還可以根據(jù)需要增加光強(qiáng)傳感器、風(fēng)力傳感器，傾角傳感器等多傳感裝置，提高安全性和更高的控制要求。 關(guān)于旋轉(zhuǎn)的角度，可以通過(guò)傾角傳感器來(lái)測(cè)量當(dāng)前的角度值， 通過(guò)風(fēng)力傳感器用于對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)作用，當(dāng)風(fēng)力大于一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)停止工作，復(fù)位到原點(diǎn)，風(fēng)速滿(mǎn)足工作條件時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始工作。太陽(yáng)能電池板有兩個(gè)自由度，控制機(jī)構(gòu)對(duì)高度角和方位角兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電池板轉(zhuǎn)到盡頭時(shí)，由于跟蹤裝置裝了限位傳感器，到限位觸點(diǎn)時(shí)自動(dòng)切斷輸出，電機(jī)停止工作。 對(duì)于串、并聯(lián)的大型光伏太陽(yáng)能陣列系統(tǒng)的控制，可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制。由此可見(jiàn)系統(tǒng)具有精度高、能實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)變化、通訊組網(wǎng)方便等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。
天津華興程達(dá)電子科技有限公司自主研制生產(chǎn)出HXA系列傾角傳感器，在正負(fù)90°，范圍內(nèi)可以達(dá)到0.05°，體積小，功耗低，穩(wěn)定性高，可以用了修復(fù)線(xiàn)性誤差。在光伏發(fā)電太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)中，無(wú)論采用哪種追蹤模式，都需要精確控制太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。所以將角度傳感器與機(jī)械裝置配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的追蹤，能大大提高追蹤的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了角度自動(dòng)糾正，有效解決積累的誤差隨著時(shí)間的變化會(huì)增大的問(wèn)題。傳感器系統(tǒng)精密且造價(jià)低，不容易損壞，安裝簡(jiǎn)便，大大提高效率，使能量的接收率提高 35%以上。隨著華興程達(dá)電子的傾角傳感器在太陽(yáng)能行業(yè)廣泛使用，必將對(duì)這種無(wú)污染的清潔能源的開(kāi)發(fā)利用、保護(hù)環(huán)境方面做出更大的貢獻(xiàn)！轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：http://www.huaxingtec.com/news/html/?415.html
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