一种新光伏发电跟踪控制方法研究.doc

一种新的光伏发电跟踪控制方法研究 李燕斌，谭　阳，王海泉，陈金环 (中原工学院 电子信息学院，河南 郑州 450007) 摘 要：由于传统的光伏发电跟踪控制方法具有电机启动停止频繁、太阳辐射利用率低、系统功耗大等缺点，为此本文提出了一种超前滞后跟踪控制方法。该方法在每次调节过程中，使电池板法线与太阳入射光线的位置关系为超前、重合、滞后。通过仿真实验证明，在相同的跟踪时间间隔内，相比传统的跟踪控制方法，该方法能够使太阳与电池板位置的最大偏差角减小一半，因此提高了太阳辐射能量的利用。 关键词：光伏发电；跟踪控制方法；超前滞后跟踪；高度角；方位角；太阳能电池板 中图分类号：TP29；TM615 A Research of a new photovoltaic tracking control method LI Yan Bin, TAN Yang, WANG Hai Quan, CHEN Jin Huan （Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China）Abstract:As the traditional tracking control method in the photovoltaic power has some drawbacks, including the frequent start or stop of motor, the low utilization rate of solar radiation and the big power consumption of the system. A lead-lag tracking control method in the photovoltaic power was proposed. In the process of each adjustment, the method made the position relation lead, lag or coincide between the panel normal and the sun incident ray. Through the simulation, in the same tracking interval, compared with the traditional tracking method, it is proved that the maximum deviation angle reduces by half between the sun with the position of solar panels, and increases the utilization of solar radiation energy. Key words:photovoltaic power; tracking control method; lead-lag tracking; elevator angle; azimuth angle; solar panels 光伏发电作为太阳能利用的主要方式之一，由于其易受太阳光照间隙性、强度和方向不确定性影响，光电转换效率低，且成本比较高。虽具有清洁环保、储量巨大、可再生等优势，但仍然未被广泛推广运用。为此，人们在研究提高光电转换效率时，采用太阳跟踪技术，设计光伏发电跟踪控制系统，不仅可以提高转换效率，还有效地降低了成本。太阳跟踪技术就是使太阳能收集器表面法线依照太阳运动规律作相应的运动，使太阳光入射角减小的技术[1]。 1 太阳跟踪控制方法 太阳跟踪控制方法作为光伏发电跟踪控制系统设计的关键，直接影响控制系统的跟踪精度、可靠性和功耗等指标。目前，太阳跟踪控制方法主要有：光电跟踪与视日运动轨迹跟踪。这两种跟踪控制方法都存在各自的优缺点。为了提高跟踪精度，人们更多选择了光电跟踪与视日运动轨迹跟踪相结合的混合跟踪控制方法。如文献[4]中，根据不同天气情况，在晴天时，采用光电跟踪模式；在阴天时，切换到视日运动轨迹跟踪模式，两种跟踪模式相互切换实现高精度太阳跟踪的目的。又如文献[5]中，采用两级混合跟踪，第一级采用视日运动轨迹跟踪，第二级采用光电跟踪，且在一个调整周期中先后完成这两种跟踪方法。虽然混合跟踪控制方法提高了跟踪精度，但是显然增加了系统的开发难度和成本，而且高精度方向跟踪对光伏效率提高不显著。适当降低跟踪精度可以减少太阳能电池板的跟踪摆动，提高其运行稳定性，降低功耗和成本，提高可靠性[6]。 为此，作者提出了一种改进视日运动轨迹跟踪控制方法，即超前滞后跟踪控制方法，可以在不增加系统功耗和电机启动停止频率的条件下，缩小太阳光线与电池板的入射角，从而提高太阳辐射能