基于阳光自动跟踪控制的光伏阵列设计及应用.pdfVIP

l墨I暑翟舀墨I固匝墨蓄I冒E譬圈 !窒皇差多 基于阳光自动跟踪控制的光伏阵列设计及应用 杨欢军1，姜清海1，陈峰2，郭金基3，陈海3，隆志军1，谢观健1 广东中山 广东广州 (1．中山盛兴股份有限公司． 528412；2．暨南大学信息技术研究所， 510075； 3．中山大学应用力学与工程系。 广东广州 510275) 摘要：阐述太阳能光伏发电系统的构成，研究发电阵列工程设计及发电容量计算，进行了阳光自动跟踪器和控制系统设计。提出 中央控制系统和节能LED阵列控制的整合方案．最后给出了应用实例。 关键词：太阳能光伏发电；阳光跟踪控制；中央控制系统；节能LED阵列 中图分类号：TM615 文献标识码：B 文章编号g1009—9492(2010)04—0041—03 1前言 来．常用的晶体硅光伏电池组件或模块内部标准串联数量 世界市场的托动下，我国光伏产业近年来发展迅速。 是36个或40个，1个光伏电池额定输出电压大约0．45V， 我国太阳能电池组件年产量由世界份额的l％发展到8％． 组件额定电压大约是16～18V。正好可以为额定12V的蓄 仅次于日本、欧洲。已成为世界光伏产业发展最快的国家 电池进行有效的充电。 之一【l】。光伏发电与建筑相结合是目前世界上大规模利用 光伏技术发电的研发热点。传统光伏阵列多采用同定安装 方式，具有结构简单的优点。然而，太阳高度角在不同时 刻均有所不同，光伏电池的发电效率与太阳是否直射具有 密切的关系。 针对以上问题。本文提出了可自动跟踪阳光高度角的 设计思想。系统利用ARM微处理器为核心硬件单元，根 据气候变化和传感器采集方式。采用直流电机作为驱动单 元，实时控制光伏阵列转角。使其始终正对太阳，以取得 最优发电效率。设计系统在某大型节能LED广告牌上取得 了成功应用。 2发电阵列工程设计 图1 太阳能光伏发电系统的构成 典型的光伏发电系统是由光伏阵列，电缆、电力电子 变换器、储能元件、负载等构成[2-aj。其构成如图l所示。 光伏发电系统容量计算如下。 实际光伏发电系统可根据实际需要，将若干光伏电池 (1)负载容量 组件经串、并联，排列组成光伏阵列．满足光伏系统实际 负载为节能型LED灯广告牌。系统由800个0．5W大 电压和电流的需要。光伏电池组件串联，要求所串联组件 功率LED灯以不同串、并联方式构成。额定功率为 问有相同的电流容量，串联后的阵列输出电压为各光伏电 400W。 池输出电压之和，相同电流容量光伏电池串联后其阵列输 (2)光伏电池容量计算 出电流不变；光伏电池组件并联，要求所并联的所有光伏 考虑到光伏阵列的特殊安装位置．选用lO块光伏面 电池具有相同的输出电压等级，并联后的阵列输出的电流 为各个光伏电池输出电流之和，而电压保持不变。一般说 同性能．对应功率在300～500W之间。 收稿日期：2009—12—22 [二]jⅡ] 万方数据 (矗兰兰茎垄圈lI暑翟冒目l囫固墨蓄重四E圈 (3)蓄电池容量计算 极轴对准南北方向。并使极轴的倾角等于当地的地理纬 选用固定型密封式铅酸蓄电池。通常最大放电深度可 度．然后调整水平面，使其等于当天的太阳赤纬度值。最 达O．8，为了延长蓄电池使用寿命。设计最大放电深度为 后将光伏电池对准太阳，并控制它以地球自转角速度旋 O．7。500W光伏电池，选择1000Ah的蓄电池。 转。由于地球绕太阳的旋转轴是天轴而不是铅直向下的 光伏阵列安装方式见图2。太阳能电池支架采用混凝 轴．而且赤纬度一天内的变化量很小，无需每天都进行调 土标桩、槽钢底框、角钢支架．支架倾角采用