双轴太阳自动跟踪控制系统特点及优势

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双轴太阳自动跟踪控制系统特点及优势

    目前，光伏行业多采用固定式系统，但由于太阳的位置在一天中随时间变化而变化，这大大降低了阳光的使用率，因此单、双轴光伏发电设备应运而生，由此也产生了太阳自动跟踪控制系统的需求。

    市场上常见的控制器多采用光感或者根据纬度、季节主动视日跟踪的方式，而单一采用这两种方式的任何一种或者是二者的简单结合，都难以达到光伏系统的精度要求，在聚光发电系统中这一点尤为突出。为此，上海光启通信科技有限公司经过多年的探索，开发出功能强大，智能化的自动跟踪控制系统，以满足光伏设备在不同天气、不同海拔、不同纬度的使用要求，使设备最大可能的利用太阳光源，发挥最大的发电效率。

    一、 光启公司RO-2S双轴太阳自动跟踪控制器特点：  


1. 可自动控制双轴系统跟踪太阳方位，跟踪精度可达0.1°
2. 比目前市场上存在的产品增加了以下功能和模块

    a   增加驱动电路，驱动电路采用大功率晶闸管取代传统的继电器，可直接驱动工 作电机，最大允许工作电流20A，产品设计中摒弃继电器的使用，使驱动电路寿命获得大幅提高，降低了设备维护成本。  

    b   驱动电路强弱电部分通过光耦隔离，系统运行更加可靠  

    c   增加自学习功能（可通过控制板上的指拨开关设置打开该功能），如遇多云或阴 天，系统可根据昨天的运行轨迹运行  

    d   系统于天黑后自动复位，水平方向可根据客户要求回到中间位置或最东边位置， 俯仰位置将回到最下边（垂直位置）  

    e   增加软件滤波系统，光照强度阈值可智能化调整，有效避免多云、有遮光物时的误动作。

    f   软件智能化处理，可有效消除机械抖动与回转间隙，使光伏系统在大风的天气 下不会因为晃动而频繁调整。

  3. 模块化设计，便于安装与维护

  4. 预留水平、俯仰位置开关和极限开关接口

  5. 预留风力传感器开关

  6. 可驱动16-24V普通直流电机，最大允许工作电流可达20A

  7. 预留RS232接口，可实现与电脑连接，并预留联机控制接口

  8. 设有4位拨码开关，客户可方便的根据自己的需求选择单轴、双轴跟踪模式，也可选 择自动跟踪、手动跟踪、自动跟踪+自学习等不同工作模式

  9. 配备LED指示灯，可直观显示系统工作状态

  10. 自学习功能使系统能在多云或者阴天的情况下按照昨天成功定位的位置运行，以确保 在长时间阴天转晴的情况下仍能追的上太阳方位

  11. 系统阴天、多云、晴天、夜晚阀值采用智能化处理，可根据天气状况自动调整，大大 减少误动作发生

  二、 算法优势

    很多使用者都比较偏爱光感+时控的控制方式，然而利用经纬度与季节计算出的太阳方位角由于多种原因会与实际太阳位置有±3-5o的误差。光感模式若机械结构与电子电路设计合理，理论上可达到±0.001的误差，但在阴天与多云的情况下便无法运行。

    这些问题在非聚光系统或者单轴跟踪系统中似乎并不重要，但为做到尽善尽美，光启公司开发的RO-2S产品增加了自学习功能，即：阴天或多云时，系统会自动按同时间最近一次运行轨迹运行，以确保精确定位（注：为避免阴天或雨天时过度能耗，系统会每隔10分钟运行一次，也可以按客户要求订制），有效地解决了以上难题，使系统能够适应各种天气，尤其在多云的情况下，系统能最大限度的准确跟踪太阳，亦不会在云朵遮蔽太阳时自动跟踪天空中最亮的点，造成资源和时间上的浪费。

  注：自学习数据会在夜晚时存入RAM，故系统安装完毕后，需在晴天天气下完整运行一整天才能有自学习的数据，如果设备安装完毕后遇到阴天或者雨天，系统将按照RAM中出厂预存的数据运行，但该数据可能与客户实际使用的系统转速不相符，会造成系统超前或滞后的现象。自学习数据自动记录最近一次晴天的运行轨迹，当运行一天后，系统在夜间会分析当天的所有数据，并与RAM的数据比较，如RAM中的数据比当日采集的数据准确，则将当日数据丢弃；反之，则用当日数据覆盖RAM，以确保RAM中的数据是最新、最准确的太阳方位信息。

  三、 驱动板采用光电隔离和大功率晶闸管与采用继电器的比较

   1. 采用继电器：一般继电器触点均为带电操作，在承载10-20A电流情况下，使用寿命 约为动作3-5万次，恶劣环境下使用可能会更低。若按精度±0.1o计算，系统至少需25秒动作一次，这样每天继电器至少动作1000-1200次，这意味着驱动电路实际使用寿命不会超过两个月，而超出两个月，即使仍能继续使用，系统也将变得不可靠。

   2. 采用光电隔离和晶闸管：弱电电路与电机驱动电路通过光耦隔离，系统可靠性更高， 且选用晶闸管无触点操作，理论使用寿命可持续工作5-8年，大幅度降低了设备维护成本

    四、 阀值自动调整  目前全世界市场上采用光感跟踪的控制系统多会根据经验设定几个阀值，以判断天气情况，如阴天、多云、夜晚等。众所周知，太阳光照强度会随季节和时间而变化。同时野外场所感光头表面难免积尘，而造成光强变弱，若是这些阀值固定不变，一定会遇到各种各样的问题。如：系统误将晴天当作阴天处理，造成应该即时跟踪而停止不动；在阴天的天气下，甚至系统会做出天黑的判断提早复位，从而导致在太阳尚未落山时便开始回转。

    为避免以上情况发生，光启公司赋予RO-2S系统阀值智能调整功能以避免上述情况发生。系统每次准确定位以后，都会采集目前的光照强度数据，用于与下一次定位时的数据做出比较，只要光照强度没有低到一个绝对低的数值且系统时间未到达晚上，系统都将不会主动复位，而是自动进入自学习模式运行，以便在太阳出来后以最短的时间重新定位，这样的智能化处理可最大限度提高光伏设备的发电效率。   

五、 智能过滤干扰

    多云或有飞行物遮住光头时，系统可能会自动跟踪天空中最亮的点，而这未必是太阳所在位置。当有大片云朵遮住太阳，系统可能会偏离很多，甚至反转滞后太阳很多。太阳再次出来时，往往需要花很多时间调整，在大减速比的双轴系统上尤显突出。为解决这一问题，RO-2S系统增加了软件智能滤波功能，系统永远不会偏离太阳很多，即使是在一只小鸟停落在感光头或者一片孤零零的云朵遮住太阳的情况下。

   六、 联机控制功能

    RO-2S系列产品预留了联机控制接口，采用RS232/485总线控制模式，可实现最多254台设备联网，如增加串口服务器，通过以太网接入，则可非常方便的实现远程控制功能，这一点使设备维护变得异常方便！更能在灾害气候下做出快速统一的反应，比如在冰雹天气下，可远程发出指令，控制设备回到垂直位置，使系统受到冰雹击打的面积降到最小。   

  七、 台风保护

    Ro-2S产品预留了风速传感器接口，该接口输入为常闭开关量，客户可根据自己光伏系统的抗风能力选择风速传感器，当风速达到设定值时，传感器动作，风速信号持续达到一定时间时，控制器会使光伏设备回到水平位置，以避免造成不必要的损失。当然，此时光伏系统必须要安装水平位置开关，Ro-2S的控制板提供了该开关的接口，输入默认为常闭。如未安装水平位置开关，系统亦能正常运行，只需将该开关接口对地短接，但在台风时将会回到俯仰最上的极限开关位置。

  八、 限位开关保护

  RO-2S控制板预留了东、西、上、下四个极限开关，所有极限开关输入均为常闭，以防系统转动超出允许范围而造成设备的机械损坏或烧毁驱动电机。

   九、 夜晚自动复位

    当系统检测到光照阀值低于一个默认的数据一定时间后（默认值为半小时），同时比较系统时间，会做出已是夜晚的判断，会指挥系统回到东向极限开关（也可以根据客户的要求改为回到水平中间位置），俯仰方向则回到下面的极限开关，以便在第二天太阳升起时第一时间追踪到太阳。