在光伏太阳能发电应用中使用双轴同步电机光伏跟踪系统，驱动光伏支架不断调整太阳能电池板的位置，令太阳能电池板时刻保持最佳的角度接受太阳光照射，进而能够提高发电量25%～50%，早已经成为业界的共识。但在大型光伏发电系统中，我国市场上仍然是进口跟踪系统(如西班牙AFFIRMA公司的APOLO系统)占据了主要市场。国内一些厂家也推出了自己的跟踪系统，但也大都是基于PLC或者专用控制器配合传统脉冲伺服或者驱动器或者步进驱动的产品，系统结构相对复杂，造价也较高。 本方案介绍的MOTEC光伏智能双轴跟踪系统是MOTEC(中国)营销中心在其步进平台上开发出的一种新型智能型光伏双轴跟踪系统，它具有结构紧凑，可靠性高，造价低廉，分步式系统结构，容易扩展和管理等显著优点。随着光伏跟踪系统市场的不断扩大和竞争的加剧，该产品的优势将在市场竞争中逐步凸显。另有高精度的智能伺服双轴跟踪方案供选择。 光伏双轴跟踪系统主要的工作是根据一天不同时刻太阳位置的变化，计算出光伏实时架在不同时刻的实时最佳角度，进而通过驱动控制水平旋转和俯仰角度的两个步进电机，来控制和调整光伏支架的角度。其控制系统结构框图如图1所示。
各部分的主要功能如下： 1、实时角度计算模块主要用于计算出当前最佳的水平旋转角度和俯仰角度。目前采用的方法主要有主动跟踪、光控以及两者相结合三种模式。主动跟踪是基于当前的时间和GPS坐标，通过天文学方法计算出太阳的当前位置，进而计算出两轴的最佳角度，这种方法适合于各种天气以及无人值守的场合，适应性强;光控方法则是根据传感器提供的实时太阳光照数据，计算两轴的最佳工作角度，这种方法更加直接，可靠性强;第三种方法则是将上述两种方法进行综合运用。目前，这部分工作大部分是由专用控制器或者PLC来完成。 2、运动控制控制模块则根据实时角度计算模块提供的目标角度值，对两轴的转动进行运动规划，包括启动过程、停止过程、位置控制，并发送命令(传统上是脉冲信号)到步进驱动器。这部分工作一般也由专用的运动控制器或者PLC来完成。 3、I/O模块用于处理相关的一些输入出处，主要的输入有风速传感器，提供实时的风速信号给跟踪系统，当出现恶劣天气时应将光伏支架快速放平，确保安全;在要求较高的场合，可以给光伏支架安装上角度传感器，将光伏支架的实际角度反馈到控制器，实现全闭环控制;在需要光控跟踪的场合，比如在移动的车辆上等，可以通过I/O模块，输入光控传感器信号，引导光伏支架根据实现的相对位置实现实时跟踪。 4、驱动模块(一般也叫放大器或者驱动器)则接收运动控制模块发来的指令，进而驱动步进电机旋转一定的角度，带动太阳能电池板到达最佳的角度。这部分工作主要由步进电机配套的步进驱动器完成。 5、步进电机是最终执行转动的执行机构，它受驱动器的控制旋转一定的角度，往往通过减速装置连接到光伏支架机械部分的两个旋转轴，带动光伏支架完成水平和俯仰角度的调整，达到追踪太阳的目的。为了方便使用和尽量降低能耗，用于光伏支架的步进电机往往功率较小(一般为10到50W)，并尽量采用直流供电，以便就地取材利用太阳能电池板提供的电力，亦可采用市电系统供电。 |
