光伏跟踪系统智能控制技术浅析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇光伏跟踪系统智能控制技术浅析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：太阳能是一种潜力巨大的可再生清洁能源，因此，目前各国都开始研制开发高效的跟踪系统智能控制技术，通过全面提升光伏发电技术加强对太阳能的利用。文中介绍了当前常用光伏智能跟踪系统，并对智能控制技术进行了简单分析，为智能控制技术的发展提供参考。

关键词：光伏；跟踪系统；智能控制

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-01

进入21世纪，资源短缺已经成为比较严重的世界性问题，各个国家纷纷提出节能环保的发展战略，并在此基础上开始大力提升可再生能源的开发利用。其中，太阳能就是可再生能源中最具代表性的一种，在很早之前就已经开始被开发利用，而经过这些年的发展，太阳能光伏发电取得成果最为显著，并成为最主要的可再生清洁能源并广泛应用在各行业当中。但是，由于光伏发电成本比较高，在一定程度上限制了其进一步发展和提升，因此，科学研究人员开始致力于跟踪技术的研究，并尝试开发智能控制系统。

一、常用光伏智能跟踪系统

（一）光电智能跟踪系统

光电智能跟踪系统比较常用的一种光伏跟踪系统，主要通过利用光敏器件对阳光照射强度的感应来实现对太阳的跟踪。光电智能跟踪系统的优势在于系统灵敏度高，结构简单，成本也比较低，因此，在之前的一段时间里，该系统非常的流行。但是，该系统也有一个致命的缺陷，那就是比较容易受到天气变化的影响，尤其是阴天和雨天，由于没有阳光，光敏器件不能通过阳光对太阳的位置进行扑捉，就会影响到系统的正常运行，无法实现太阳跟踪。

（二）单轴智能跟踪系统

单轴智能跟踪系统按照跟踪方向的不同可以分为东西跟踪和南北跟踪两种方式，其中，南北跟踪方式的焦线是东西水平布置，而东西跟踪的焦线，可以是南北水平布置，也可以是倾斜布置。两种跟踪方式的原理一样，都是通过实现单轴旋转来控制跟踪系统对太阳位置进行定位跟踪。这种跟踪系统的优点在于系统结构简单，成本低廉，并且整个管理过程中不需要管理人员的参与，也不会受到天气变化的影响。缺点则在于利用该跟踪系统对太阳位置进行定位跟踪，在一整天当中，只有中午时刻太阳光才是直接照射在系统的接受面上，才能够获得最大的太阳能，而其他时间，阳光都无法直接照射在系统的接受面上，会在很大程度上受到弦效应的影响，不能全面接受太阳光所带来的辐射能量，所吸收的太阳能会有所折扣。

（三）极轴式全跟踪系统

极轴式跟踪系统能够实现对太阳进行全方位跟踪，是一种比较高效的跟踪设备。在该系统的设置过程中，跟踪器的极轴要平行于地球的自转轴，除此之外，还要设置一根与极轴相垂直的赤纬轴。极轴式全跟踪系统的优点在于，该系统能够实现对太阳进行全范围跟踪，最大限度的吸收太阳能，并且，系统设计比较简单，系统调整也比较容易。缺点则在于，该系统在对跟踪器结构进行设计时存在一定困难，既要保证极轴与地球自转轴相平行，赤纬轴与赤道保持一直，还要保证接受面的重量不能作用在极轴上，避免对极轴转动造成影响。

二、光伏跟踪智能控制技术

利用智能控制技术对光伏跟踪器进行控制的主要目的就是为了能够让接受面对太阳位置进行跟踪，最大限度的吸收太阳光辐射所带来的太阳能。智能控制技术的主要功能就是对跟踪器进行智能控制，保证跟踪器的接受面从早上太阳刚刚升起的那一刻开始就对太阳的位置进行跟踪，吸收太阳能。然后，在接下来一整天的时间里，智能控制技术还要控制着跟踪器损失对太阳变化进行检测，对太阳位置进行跟踪，等到太阳落山之后，再将跟踪器归位，等待新一轮跟踪过程的开始。

当前，按照部件结构的不同，可以将智能控制技术分为两种，一种是开环伺服系统，一种是闭环伺服系统[3]。

开环伺服系统大多采用步进电机进行驱动，没有位置反馈装置和校正控制装置，在跟踪过程中，对接受面跟踪精度也主要依靠布距角和传动结构来进行控制。因此，由于步进电机对开环的控制容易受到负载的影响，经常发生丢步和过冲问题，导致系统跟踪性能大大降低。比如，上文所介绍的光电智能跟踪就属于该种系统，在其运行过程中，需要将光敏器件按照规定要求角度安装在遮光板下方，这样，在跟踪系统运行过程中，光敏器件可以通过对阳光照射强度的感应来控制跟踪器对太阳进行跟踪。正常情况下，阳光会直接照射到遮光板上，这样光敏器件就会正好位于遮光板所形成的阴影中。而如果太阳位置发生偏移，阳光无法直接照射在遮光板上，光敏器件无法被遮光板所形成的阴影笼罩，就会暴露在阳光下，就会感受到阳光的照射并将阳光的照射强度转变成微电流信号输送到系统中，然后系统会根据信号的强弱对太阳的位置进行判断，调整跟踪器角度完成跟踪。系统中既没有传感装置，也没有位置控制装置，跟踪精度比较容易受到外界因素影响。

相比开环伺服系统，闭环系统的跟踪精度要高很多。闭环系统中除了设有控制器之外，还设有传感检测装置，可以对跟踪位置进行反馈和检测，保证跟踪精度。当接受面接受太阳辐射时，传感装置会将接受到的传感信号传递会控制系统中，然后系统会通过对信号进行分析和计算，对跟踪精度进行评估，并针对评估结果对跟踪器位置进行调整，保证跟踪精度。

比如上文所介绍的极轴式全跟踪就属于该种系统，系统中设有控制器和传感装置。在其运行过程中，跟踪器的接受面会绕着极轴以相同于地球自转角度的速度，相反于地球自转方向的方向进行运转，进而实现全方位对太阳进行定位跟踪。同时，在跟踪器转动过程中，系统中的控制器就会对赤纬轴进行控制，使其会与地球自转过程中赤道的变化保持一致。传感器也会对阳光照射强度进行感应，并转化成信号传递回系统，然后系统就会对信号进行分析，通过控制器对赤纬轴角度进行适当调整，保证跟踪器转动角度变化的精度，使接受面始终能够直接接受太阳光的照射，最大限度的接受太阳光辐射带来的太阳能。

三、结束语

提高和完善光伏跟踪系统智能控制技术对提高跟踪器的跟踪精度和太阳能接收能力有着极为重要的影响作用。当前，使用比较广泛的控制技术主要有开环和闭环伺服系统两种，其中，闭环伺服系统精确度相对较高，能够有效提升跟踪器的跟踪精度。

参考文献：

[1]王长贵.太阳能利用技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2]蔡宣三.太阳能光伏发电发展现状与趋势[J].电力电子，2011（02）.

[3]韦巍.智能控制技术[M].北京：机械工业出版社，2010.