基于多电机联动模式光伏系统的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能光伏跟踪发电技术领域，尤其涉及一种基于多电机联动模式光伏系统。


背景技术：

2.太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是跟踪光伏发电技术是继常规光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术。自动跟踪光伏发电系统是一种配备了太阳能跟踪系统的，通常所说的光伏发电系统都是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器及交流配电柜等设备组成，这些基本设备解决了光照发电、蓄能、用电、并网发电这一基本功能，但在太阳能的充分利用方面没有达到最佳的光能利用率。太阳能跟踪系统有效解决了太阳能光能利用效果最佳化的问题，太阳能跟踪系统能够保持太阳能电池板尽可能的正对太阳，提高太阳能光伏组件的发电量，可以有效的降低光伏发电系统的投资成本，提高太阳能光伏组件的利用率。
3.采用多面板共用支架的光伏跟踪系统是未来太阳能跟踪光伏系统的一种趋势。目前常用的跟踪光伏支架主要为单电机连杆多点联动结构，但这种结构存在很多的缺陷：如配合组件的零件太多，安装不方便，对一致性、稳定性及安装精度等都需要很高的要求；如零件成本高、人工组装成本高；如任何一个连杆配件出问题，整个跟踪支架系统都将出现问题；连杆非常长，容易出现拧麻花变形的风险；如连杆作为连接件，长度过长，会明显降低传动效率，势必引起多点驱动推杆的不同步，导致跟踪系统的寿命降低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种基于多电机联动模式光伏系统，解决相关技术中存在的太阳能跟踪光伏系统寿命低且调试安装不方便等问题。
5.作为本实用新型的一个方面，提供一种基于多电机联动模式光伏系统，其中，包括：
6.上位机和多个单排跟踪光伏支架系统，每个单排跟踪光伏支架系统均包括跟踪光伏控制器和多个光伏面板，多个光伏面板之间可拆卸连接，每个所述光伏面板均包括光伏面板转动控制装置，每个光伏面板转动控制装置均与所述跟踪光伏控制器通信连接，每个所述跟踪光伏控制器均与所述上位机通信连接；
7.所述跟踪光伏控制器能够根据所述上位机的指令向与之通信连接的每个光伏面板转动控制装置发送控制指令，并根据所述光伏面板转动控制装置反馈的光伏面板转动角度及光伏面板工作状态对所述光伏面板转动控制装置进行运行模式的判断与控制；
8.所述光伏面板转动控制装置能够根据所述跟踪光伏控制器的控制指令获取所在光伏面板的转动角度以及判断所在光伏面板的工作状态，并能够根据所述跟踪光伏控制器的控制指令控制所在光伏面板的转动。
9.进一步地，所述光伏面板转动控制装置包括：
10.光伏支撑支架，固定设置在所述光伏面板的背面；
11.光伏面板支架，与所述光伏支撑支架连接，且多个光伏面板支架之间可拆卸连接；
12.推杆，分别与所述光伏支撑支架和所述光伏面板支架连接，用于推动所述光伏面板支架的转动以实现带动所述光伏面板的转动；
13.推杆驱动装置，与所述推杆连接，且与所述跟踪光伏控制器通信连接，用于根据所述跟踪光伏控制器的控制指令生成推杆驱动信号以驱动推杆运动；
14.角度检测装置，设置在所述光伏面板支架上，与所述推杆驱动装置通信连接，用于检测所述光伏面板支架的转动角度，并将检测到的所述光伏面板支架的转动角度发送至所述推杆驱动装置。
15.进一步地，所述推杆驱动装置包括推杆电机和与所述推杆电机连接的驱动器，所述驱动器与所述跟踪光伏控制器通信连接，所述推杆电机与所述推杆连接，所述驱动器用于根据所述跟踪光伏控制器的控制指令生成驱动信号，所述推杆电机用于根据所述驱动信号驱动所述推杆运动。
16.进一步地，所述光伏面板支架包括条形支架和横梁，所述横梁与所述光伏支撑支架连接，所述条形支架与所述横梁固定连接，且所述条形支架与所述推杆连接，多个所述横梁之间均可拆卸连接。
17.进一步地，所述横梁之间通过可拆卸机构连接。
18.进一步地，所述光伏面板转动控制装置包括：
19.光伏支撑支架，固定设置在所述光伏面板的背面；
20.光伏面板支架，与所述光伏支撑支架连接，且多个光伏面板支架之间可拆卸连接；
21.推杆，分别与所述光伏支撑支架和所述光伏面板支架连接，用于推动所述光伏面板支架的转动以实现带动所述光伏面板的转动；
22.推杆驱动装置，与所述推杆连接，且与所述跟踪光伏控制器通信连接，用于根据所述跟踪光伏控制器的控制指令生成推杆驱动信号以驱动推杆运动；
23.角度检测装置，设置在所述光伏面板支架上，与所述跟踪光伏控制器通信连接，用于检测所述光伏面板支架的转动角度，并将检测到的所述光伏面板支架的转动角度发送至所述跟踪光伏控制器。
24.进一步地，所述角度检测装置包括倾角传感器。
25.进一步地，所述跟踪光伏控制器包括plc控制器。
26.本实用新型提供的基于多电机联动模式光伏系统，在每个光伏面板上均设置光伏面板转动控制装置，且每个光伏面板转动控制装置均与所在排的跟踪光伏控制器通信连接，每个光伏面板转动控制装置均能够控制其所在光伏面板的转动以及均能够采集其所在光伏面板的转动角度和其工作状态，与现有技术相比，降低了单排光伏跟踪系统的故障率，且由于取消了单电机联动的连杆结构，降低了对推杆运行同步性的要求，避免了连杆上传动效率的损失，增加了单排光伏面板可安装的数量，提升了系统整体的可靠性及运行稳定性，延长了光伏跟踪系统的使用寿命。
附图说明
27.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面
的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
28.图1为本实用新型提供的基于多电机联动模式光伏系统的结构示意图。
29.图2为本实用新型提供的基于多电机联动模式光伏系统的结构框图。
30.图3为本实用新型提供的光伏跟踪控制方法的流程图。
31.图4为本实用新型提供的安装调试模式的实施过程流程图。
32.图5为本实用新型提供的辅助运行模式的实施过程流程图。
33.图6为本实用新型提供的常规运行模式的实施过程流程图。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
35.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.在本实施例中提供了一种基于多电机联动模式光伏系统，图1是根据本实用新型实施例提供的基于多电机联动模式光伏系统的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的基于多电机联动模式光伏系统的结构框图，如图1和图2所示，包括：
38.上位机10多个单排跟踪光伏支架系统20，每个单排跟踪光伏支架系统20均包括跟踪光伏控制器100和多个光伏面板200，多个光伏面板200之间可拆卸连接，每个所述光伏面板200均包括光伏面板转动控制装置210，每个光伏面板转动控制装置210均与所述跟踪光伏控制器100通信连接，每个所述跟踪光伏控制器100均与所述上位机10通信连接；
39.所述跟踪光伏控制器100能够根据所述上位机10的指令向与之通信连接的每个光伏面板转动控制装置210发送控制指令，并根据所述光伏面板转动控制装置210反馈的光伏面板转动角度及光伏面板工作状态对所述光伏面板转动控制装置210进行运行模式的判断与控制；
40.所述光伏面板转动控制装置210能够根据所述跟踪光伏控制器100的控制指令获取所在光伏面板的转动角度以及判断所在光伏面板的工作状态，并能够根据所述跟踪光伏控制器100的控制指令控制所在光伏面板200的转动。
41.本实用新型实施例提供的基于多电机联动模式光伏系统，在每个光伏面板上均设置光伏面板转动控制装置，且每个光伏面板转动控制装置均与所在排的跟踪光伏控制器通信连接，每个光伏面板转动控制装置均能够控制其所在光伏面板的转动以及均能够采集其
所在光伏面板的转动角度和其工作状态，与现有技术相比，降低了单排光伏跟踪系统的故障率，且由于取消了单电机联动的连杆结构，降低了对推杆运行同步性的要求，避免了连杆上传动效率的损失，增加了单排光伏面板可安装的数量，提升了系统整体的可靠性及运行稳定性，延长了光伏跟踪系统的使用寿命。
42.需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述跟踪光伏控制器100具体可以为plc控制器。
43.还需要说明的是，所述单排跟踪光伏支架系统20还连接逆变器30。应当理解的是，可以是一个单排跟踪光伏支架系统20连接一个逆变器30，也可以是多个单排跟踪光伏支架系统20连接一个逆变器30。
44.作为光伏面板转动控制装置210的一种具体地实施方式，如图1所示，所述光伏面板转动控制装置210包括：
45.光伏支撑支架211，固定设置在所述光伏面板200的背面；
46.光伏面板支架212，与所述光伏支撑支架211连接，且多个光伏面板支架212之间可拆卸连接；
47.推杆213，分别与所述光伏支撑支架211和所述光伏面板支架212连接，用于推动所述光伏面板支架212的转动以实现带动所述光伏面板200的转动；
48.推杆驱动装置214，与所述推杆213连接，且与所述跟踪光伏控制器100通信连接，用于根据所述跟踪光伏控制器100的控制指令生成推杆驱动信号以驱动推杆213运动；
49.角度检测装置215，设置在所述光伏面板支架212上，与所述推杆驱动装置214通信连接，用于检测所述光伏面板支架212的转动角度，并将检测到的所述光伏面板支架212的转动角度发送至所述推杆驱动装置214。
50.需要说明的是，所述光伏面板200的背面在本实用新型实施例中具体可以指所述光伏面板200背离太阳光的一面，光伏面板200的正面为朝向太阳光的一面。
51.在本实用新型实施例中，所述角度检测装置215与所述推杆驱动装置214通信连接，这样可以将检测到的角度值发送至推杆驱动装置214，可以提高数据传输的实时性，所述角度检测装置215具体可以为倾角传感器。
52.优选地，所述倾角传感器具体可以采用上海直出川电子的zct1360j或者嘉兴纳杰的t0110a系列倾角传感器来实现，倾角传感器的具体工作原理为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
53.具体地，所述推杆驱动装置214包括推杆电机2141和与所述推杆电机2141连接的驱动器2142，所述驱动器2142与所述跟踪光伏控制器100通信连接，所述推杆电机2141与所述推杆213连接，所述驱动器2142用于根据所述跟踪光伏控制器100的控制指令生成驱动信号，所述推杆电机2141用于根据所述驱动信号驱动所述推杆213运动。
54.在本实用新型实施例中，所述推杆电机2141具体可以采用多种电机类型实现，例如可以为步进电机、交流电机，还可以为直流无刷电机等，具体根据需要进行选择。
55.优选地，当所述推杆电机2141选用直流无刷电机时，驱动器2142可以选用上海鸣志的bld5系列鸣志直流无刷驱动器来实现；当所述推杆电机2141选用步进电机时，驱动器2142可以选用上海鸣志的步进伺服驱动器ssdc系列实现；当所述推杆电机2141选用交流电机时，驱动器2142可以选用上海鸣志的交流伺服m3dv
‑
21a系列驱动器实现。
56.具体地，所述光伏面板支架212包括条形支架2121和横梁2122，所述横梁2122与所述光伏支撑支架211连接，所述条形支架2121与所述横梁2122固定连接，且所述条形支架2121与所述推杆213连接，多个所述横梁2122之间均可拆卸连接。
57.在本实用新型实施例中，所述横梁2122之间通过可拆卸机构216连接。
58.优选地，所述可拆卸机构216可以采用抱箍来实现。
59.应当理解的是，通过采用可拆卸机构216连接多个横梁2122，可以使得相邻两个光伏面板之间在可拆卸，这样可以方便对光伏面阵转动控制装置的初始化校准，校准完成后再将相邻两个光伏面板连接。
60.作为所述光伏面板转动控制装置210的另一种具体地实施方式，所述光伏面板转动控制装置210包括：
61.光伏支撑支架211，固定设置在所述光伏面板200的背面；
62.光伏面板支架212，与所述光伏支撑支架211连接，且多个光伏面板支架212之间可拆卸连接；
63.推杆213，分别与所述光伏支撑支架211和所述光伏面板支架212连接，用于推动所述光伏面板支架212的转动以实现带动所述光伏面板200的转动；
64.推杆驱动装置214，与所述推杆213连接，且与所述跟踪光伏控制器100通信连接，用于根据所述跟踪光伏控制器100的控制指令生成推杆驱动信号以驱动推杆213运动；
65.角度检测装置215，设置在所述光伏面板支架212上，与所述跟踪光伏控制器100通信连接，用于检测所述光伏面板支架212的转动角度，并将检测到的所述光伏面板支架的转动角度发送至所述跟踪光伏控制器100。
66.在本实用新型实施例中，所述角度检测装置215与所述跟踪光伏控制器100直接通信连接，将检测到的角度直接传输至跟踪光伏控制器100，所述角度检测装置215具体可以为倾角传感器。
67.作为本实用新型的另一实施例，提供一种用于前文所述的基于多电机联动模式光伏系统中的光伏跟踪控制方法，其中，如图3所示，所述光伏跟踪控制方法包括：
68.s310、跟踪光伏控制器接收上位机控制指令，并根据所述上位机的初始化控制指令对光伏面板转动控制装置进行初始化校准设置；
69.在本实用新型实施例中，可以包括：
70.所述跟踪光伏控制器向与之通信连接的各个光伏面板转动控制装置发送置零控制指令；
71.所述跟踪光伏控制器获取置零控制指令发送后通过高精度角度采集装置采集到的光伏面板转动角度以及通过光伏面板转动角度采集到的光伏面板转动角度，并将通过高精度角度采集装置采集到的光伏面板转动角度以及通过光伏面板转动角度均发送至上位机；
72.所述跟踪光伏控制器根据所述上位机下发的高精度角度采集装置采集的光伏面板转动角度以及通过光伏面板转动角度之间的角度偏差值发送至各个光伏面板转动控制装置，以使得所述光伏面板转动控制装置能够根据所述角度偏差将所在的光伏面板的初始角度进行角度偏差校准。
73.具体如图4所示，单排跟踪光伏系统在安装完成后需要进行调试及初始角度偏差
标定，在调试阶段先将光伏面板间的可拆卸结构松开，通过上位机对跟踪光伏控制器100下发安装调试指令，跟踪光伏控制器100接收到安装调试指令后进入安装调试模式，对下属推杆驱动装置214下发校准命令。推杆驱动装置214接收到校准命令后，将当前角度偏差值清零，并根据倾角传感器的角度转动至0
°
位置（也可为其他特定角度）。待转动完成后，使用高精度倾角传感器按照1~n的顺序依次放置于各光伏面板上，记录倾角传感器角度分别记为a1~an，并导出当前各面板上按照的倾角传感器的角度值分别记为b1~bn，按as
‑
bs（s为1~n）的方式分别计算偏差值记为c1~cn。通过上位机软件将各面板角度偏差值c1~cn配置给跟踪光伏控制器，跟踪光伏控制器再将组态下发至各面板推杆驱动器，各面板推杆驱动器根据下发的组态调整当前实际角度（如第m块面板当前倾角传感器角度为bm，角度偏差值为cm，则面板当前实际角度am为bm cm），再自动转动至设定角度完成角度偏差校准。当该单排各光伏面板角度偏差均标定完成后将各面板间的可脱离连接结构锁住，即可进入常规运行模式。
74.需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述高精度倾角传感器也可以采用嘉兴纳杰的t0110a系列倾角传感器来实现，具体可以根据精度需求选择具体的型号产品。
75.s320、跟踪光伏控制器获取光伏面板转动控制装置采集的光伏面板转动角度以及光伏面板工作状态；
76.s330、跟踪光伏控制器根据所述光伏面板转动角度以及光伏面板工作状态判断光伏面板的运行模式；
77.在本实用新型实施例中，具体可以包括：
78.当所述光伏面板转动角度与光伏面板校准后的初始角度之间的差值在误差范围内，且所述光伏面板工作状态显示所述光伏面板初始化校准完成时，所述跟踪光伏控制器控制所述光伏面板进入常规运行模式；
79.当所述光伏面板处于常规运行模式下，所述光伏面板转动角度与光伏面板校准后的初始角度之间的差值保持不变，且所述光伏面板工作状态提示故障时，所述跟踪光伏控制器控制所述光伏面板进入辅助运行模式；
80.当所述光伏面板处于常规运行模式下，所述光伏面板转动角度和所述光伏面板工作状态均无法获取时，所述跟踪光伏控制器控制所述光伏面板进入故障模式。
81.s340、跟踪光伏控制器根据所述光伏面板的运行模式进行相应的控制。
82.在本实用新型实施例中，具体可以包括：
83.当所述光伏面板进入常规运行模式时，所述跟踪光伏控制器周期性获取所述光伏面板转动角度以及光伏面板工作状态，并根据所述光伏面板转动角度以及光伏面板工作状态判断光伏面板的运行模式；
84.当所述光伏面板进入辅助运行模式时，所述跟踪光伏控制器获取所述光伏面板的故障位，并将与故障位相邻光伏面板的光伏面板转动控制装置的驱动状态设置为主驱动状态，以使得故障位的光伏面板能够在相邻光伏面板的光伏面板转动控制装置的控制下采集故障位光伏面板转动角度，且所述跟踪光伏控制器在判断故障位光伏面板的工作状态为正常时，控制故障位光伏面板进入常规运行模式；
85.当所述光伏面板进入故障模式时，所述跟踪光伏控制器向上位机发出故障提醒。
86.如图5所示，当跟踪光伏控制器100检测到单排跟踪光伏系统中有光伏面板的倾角
传感器存在异常时，自动进入辅助运行模式。进入辅助运行模式后，跟踪光伏控制器将故障面板设为推杆电机驱动器设为主推杆电机驱动器，并将该主推杆电机驱动器的角度同步至各面板推杆电机驱动器，倾角传感器故障的推杆电机驱动器接收到该角度信息后直接将主推杆电机驱动器的角度作为当前面板的实际角度继续正常运行常规策略性动作。当跟踪光伏控制器检测到故障面板倾角传感器恢复正常后，重新将主推杆电机驱动器设为从推杆电机驱动器，原先倾角传感器故障面板重新使用其本身的倾角传感器角度值加偏差值作为该面板的实际角度值，跟踪光伏控制器随后切换回常规运行模式继续运行。
87.如图6所示，单排跟踪安装调试完成后可进入常规运行模式，跟踪光伏控制器周期性收集各面板推杆电机驱动器的角度信息及运行状态，当检测到有面板推杆电机驱动器通讯故障或驱动结构故障时（如卡住或机械结构故障），自动进入故障模式，此时需人工干预修复故障，未修复前无法进行光伏跟踪运行。待故障修复完成后下发控制指令退出故障模式才可运行其他模式。当跟踪光伏控制器检测到有面板倾角传感器故障时，自动进入辅助运行模式。若无故障则正常运行及响应上层服务器下发的控制指令。若接收到安装调试指令，则进入安装调试模式。
88.综上，本实用新型实施例提供的光伏跟踪控制方法，在相邻面板之间采用了可拆卸结构，在安装调试阶段处于打开状态，降低了对单面板安装精度的要求，可单面板直接进行调试，有效提升了安装调试的效率，降低了工程安装调试的成本，且当个别面板故障时，可进行脱离确保其他光伏模板可继续工作，提升了系统运行的可靠性。另外，本实用新型实施例采用多面板同时调试模式进行角度偏差值标定，并将角度偏差值通过组态重新下载至各驱动器，各驱动器根据更新的角度偏差值重新调整角度，显著的提升了单排光伏跟踪系统的调试效率。本实用新型单个面板倾角传感器故障时，可使用相邻面板角度替代当前面板角度，提升了系统的可靠性及稳定性。
89.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。