一种光伏追日系统的抗风保护方法及系统与流程

本发明涉及光伏，尤其涉及一种光伏追日系统的抗风保护方法及系统。

背景技术：

1、光伏追日系统通过驱动机构(如步进电机或伺服电机)实时调整光伏板角度，使其始终垂直于太阳入射光线，从而最大化光能转化效率。典型系统由控制单元、位置传感器(如编码器或倾角传感器)及复位机制构成：控制单元基于光敏传感器或天文算法计算太阳位置并输出转动指令；位置传感器实时反馈支架角度以形成闭环控制；复位机制则确保系统上电时通过旋转至机械极限位置(如最大仰角)校准初始坐标。然而，现有技术在大风环境下暴露显著缺陷：复位动作虽能校准位置，但其起始状态往往使支架处于迎风面最大姿态，直接承受高风压，导致机械结构负荷陡增。此外，大风天气常伴随电力波动，系统因瞬时断电频繁触发复位，反复的机械运动不仅加速齿轮、电机磨损，还因复位耗时(通常5-10分钟)延迟抗风保护响应，进一步放大结构损伤风险。

2、更关键的是，现有抗风决策依赖单一风速阈值判断是否进入保护模式，完全忽略风向与支架朝向的动态耦合效应。即使风速较高，实际推力仍低于结构极限，但传统系统仍会错误触发保护动作，导致发电效率损失。此外，系统在移动至抗风位置(如放平)时，未预判路径中支架朝向与风向的实时关系：若移动路径中存在受风面积突增的中间位置，瞬时推力可能远超安全阈值，而现有技术对此毫无防护，易引发结构超载。上述缺陷不仅导致支架变形、断裂等安全隐患，还因频繁误触发保护或停机造成年均发电量下降，同时推高运维成本。随着光伏电站向海上、高原等大风频发区域扩展，亟需一种融合多参数动态评估(风速、风向、朝向)与路径安全预判的抗风保护策略，以平衡结构安全与发电效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种光伏追日系统的抗风保护方法，应用于光伏追日系统中，包括：

2、步骤s1，光伏追日系统上电后获取实时风速和实时风向，并读取所述光伏板支架的实时朝向；

3、步骤s2，根据所述实时风速、所述实时风向和所述实时朝向计算得到与光伏板支架对应的光伏板预计受到的风力推力，判断所述风力推力是否超过光伏板支架的最大承受推力：

4、若是，则运行到预设的抗风位置进入抗风模式；

5、若否，则转向所述步骤s3；

6、步骤s3，计算所述光伏板支架从所述实时朝向向历史保存的掉电位置的运行过程中的最大预计风力推力，判断所述最大预计风力推力是否超过光伏板支架的最大承受推力：

7、若是，则运行到预设的抗风位置进入抗风模式；

8、若否，则运行到所述掉电位置启动所述光伏板工作。

9、优选的，所述光伏板支架的支架旋转轴上安装有绝对值多圈编码器，则所述步骤s1包括：

10、步骤s11，获取所述光伏追日系统中设置的风向风速仪检测得到的所述实时风速和所述实时风向；

11、步骤s12，向所述绝对值多圈编码器发送角度获取信号，随后接收所述绝对值多圈编码器返回的编码器码值，根据所述编码器码值计算得到所述实时朝向。

12、优选的，所述步骤s2包括：

13、步骤s21，根据光伏板的最大投影面积、所述实时风向和所述实时朝向计算得到光伏板的有效受风面积；

14、步骤s22，根据所述有效受风面积、光伏板支架的风阻系数和所述实时风速计算得到所述风力推力，判断所述风力推力是否超过光伏板支架的最大承受推力：

15、若是，则运行到预设的抗风位置进入抗风模式；

16、若否，则转向所述步骤s3。

17、优选的，所述步骤s21包括：

18、步骤s211，根据所述实时风向和所述实时朝向计算得到方向修正因子；

19、步骤s212，根据所述方向修正因子对光伏板的最大投影面积进行动态修正得到光伏板的有效受风面积。

20、优选的，所述光伏板支架中保存有最大转速，则所述步骤s3包括：

21、步骤s31，分别计算从所述实时朝向顺时针和逆时针转动至所述掉电位置的两条转动路径的转动距离；

22、步骤s32，根据最大转速和各所述转动距离分别划分得到两条转动路径上的多个路径采样点，计算每个所述路径采样点的点预计风力推力；

23、步骤s33，对于每条转动路径，从对应的所有所述点预计风力推力中筛选得到所述最大预计风力推力，判断两条所述转动路径的所述最大预计风力推力是否全部超过光伏板支架的最大承受推力：

24、若是，则运行到预设的抗风位置进入抗风模式；

25、若否，则选择所述最大预计风力推力未超过光伏板支架的最大承受推力的转动路径运行到所述掉电位置启动所述光伏板工作。

26、优选的，所述步骤s32包括：

27、步骤s321，对于每条转动路径，按照所述最大转速和所述转动距离计算得到转动时间，将所述转动时间按照预设步长离散为多个所述路径采样点；

28、步骤s322，对于每个所述路径采样点，根据所述最大转速、对应的转动时间和转向，计算出对应的采样点朝向；

29、步骤s323，根据所述实时风速、所述实时风向和所述采样点朝向计算得到对应的所述点预计风力推力。

30、优选的，所述光伏板支架中设置有掉电检测电路，则还包括掉电检测过程，包括：

31、在所述掉电检测电路检测得到的实时电压超出预设的基准电压范围时，记录光伏板支架的实时朝向作为所述掉电位置。

32、优选的，所述光伏板支架中设置有微控制器，所述微控制器中保存有所述基准电压范围，所述掉电检测电路包括：

33、第一电阻，所述第一电阻的一端连接光伏板支架的工作电压源，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地；

34、二极管，所述二极管的阴极连接所述微控制器的工作电压源，所述二极管的阳极连接所述第一电阻的另一端和电容的一端，所述电容的另一端接地；

35、所述微控制器的电压采样端连接所述二极管的阳极，用于获取所述掉电检测电路检测得到的实时电压。

36、本发明还提供一种光伏追日系统的抗风保护系统，应用如上述的抗风保护方法，包括：

37、数据采集模块，用于在运行前，获取实时风速和实时风向，并读取所述光伏板支架的实时朝向；

38、静止判断模块，连接所述数据采集模块，用于根据所述实时风速、所述实时风向和所述实时朝向计算得到与光伏板支架对应的光伏板预计受到的风力推力，在判断所述预计风力推力超过光伏板支架的最大承受推力时运行到预设的抗风位置进入抗风模式，以及在判断所述风力推力不超过光伏板支架的最大承受推力时发出运行判断信号；

39、运行判断模块，连接所述静止判断模块，用于接收所述运行判断信号后，计算所述光伏板支架从所述实时朝向向历史保存的掉电位置的运行过程中的最大预计风力推力，在判断所述最大预计风力推力超过光伏板支架的最大承受推力时运行到预设的抗风位置进入抗风模式，以及在判断所述最大预计风力推力不超过光伏板支架的最大承受推力时运行到所述掉电位置启动所述光伏板工作。

40、优选的，所述静止判断模块包括：

41、面积计算单元，用于根据光伏板的最大投影面积、所述实时风向和所述实时朝向计算得到光伏板的有效受风面积；

42、静止判断单元，连接所述面积计算单元，用于根据所述有效受风面积、光伏板支架的风阻系数和所述实时风速计算得到所述预计风力推力，在判断所述预计风力推力超过光伏板支架的最大承受推力时运行到预设的抗风位置进入抗风模式，以及在判断所述预计风力推力不超过光伏板支架的最大承受推力时发出运行判断信号。

43、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

44、1、采用"掉电位置"替代机械极限位置作为运行目标。这一设计通过减少初始位置的风压暴露，有效降低了结构负荷和机械部件损坏风险。

45、2、消除了强制复位动作的必要性，仅在必要时执行位置移动。通过对移动路径的动态评估，系统可在不进行完整复位的情况下直接进入工作或保护状态，显著减少机械运动频次和复位耗时问题。

46、3、通过实时风速、风向和支架朝向的三维参数计算预计风力推力。可识别当风向与支架存在较大夹角时的低风险工况，避免单纯依赖风速阈值的误判。

47、4、创新性地引入了移动路径动态风险评估机制，可提前识别移动过程中可能出现的受风面积突变点(如路径中与风向对齐的临界位置)，通过路径优化或直接进入抗风模式规避瞬时超载风险。