一种光伏电站的跟踪控制方法及系统与流程

本发明涉及光伏电站控制领域，特别是涉及一种光伏电站的跟踪控制方法及系统。

背景技术：

众所周知，逆变器在光伏电站现场连接着多个跟踪器系统，现有的供电模式，每套跟踪器控制箱需要铺设很长的电缆从光伏电站场内电网取电，增加现场施工的工作量，使工作的成本增加且电缆在恶劣的电站环境中很容易出问题，使光伏跟踪控制器不能正常工作，不能做到对数据信息的实时监控。

光伏跟踪控制器主要是检测太阳变化的数据信息，并将信息传送至中央控制器，以此控制太阳光伏系统中的阵列光伏组件的工作状态；现有的通讯架构是通讯箱以有线通信方式连接多个控制箱，之后通讯箱和逆变器一起与数据采集器以有线通信方式相连。此方案中的控制箱、通讯箱与数据采集器的距离较远，通讯信号损耗很大，通讯质量很不稳定。这样往往造成通讯箱与控制箱的通讯质量不好，加上现场的野蛮施工，电缆非常容易中断，这样带给数据采集器的压力较大，并且通讯箱的成本较高。

此外，多个控制箱与通讯箱互连，控制箱的信号反射较严重，此信号反射也将干扰多个控制箱与通讯箱之间的正常通讯，若解决此问题，通常需要在控制箱端或者通讯箱端增加源端匹配电阻来解决，这样无疑增加了整个控制箱或通讯箱的设计难度，使得成本上升；若多个控制箱其中一个出现故障，其通过总线传递给通讯箱的信号为0，这样将会使得控制箱至通讯箱的整个通讯总线短路而无法工作。

技术实现要素：

本发明的提供了一种光伏电站的跟踪控制方法及系统，其目的保障了光伏跟踪控制器一直处于工作状态，通过增加了从阵列光伏组取电的方案，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠。

本发明提供的技术方案如下：

一种光伏电站的跟踪控制方法，所述光伏电站包括将光能转换为直流电输出的阵列光伏组件、将直流电转换为交流电后与公共电网并网发电的逆变器，包括：步骤S10检测公共电网的当前供电环境状态；步骤S20当公共电网的供电环境正常时，切换至输入端并联在所述逆变器的输出端与公共电网的连接端的第一供电线路为光伏跟踪控制器供电；步骤S30当公共电网的供电环境异常时，切换至输入端并联在所述逆变器的输入端与所述阵列光伏组件的连接端的第二供电线路为所述光伏跟踪控制器供电；步骤S40由所述第一供电线路或所述第二供电线路之一供电，使所述光伏跟踪控制器控制所述阵列光伏组件的方向、角度。

在本发明中，提供了多种供电方式，保障了光伏跟踪控制器一直处于工作状态，通过增加了从阵列光伏组取电的方案，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠，对电站监控做到了不因内场供电的不稳定的不间断，并且成本降低明显。

优选的，所述第一供电线路包括：步骤S21将所述逆变器的输出端与公共电网的连接端的交流电进行整流处理后，形成直流电供所述光伏跟踪控制器正常工作。

优选的，所述第二供电线路包括：步骤S31将所述阵列光伏组件输出的直流电进行调压处理后，供所述光伏跟踪控制器正常工作。

在本发明中，从逆变器的AC端口取电，相对于从国家电网端取电相比，与跟踪器控制箱的距离较短，节省了大量的电缆；多种供电方式使跟踪器控制箱便能正常工作，及时调整跟踪支架到最佳状态，避免恶劣天气对电池板造成损坏，从而避免经济损失。

一种光伏电站的跟踪控制系统，所述光伏电站包括将光能转换为直流电输出的阵列光伏组件，再将直流电转换为交流电后与公共电网并网发电，所述跟踪控制系统包括：逆变器、第一供电线路、第二供电线路、电源切换子模块、以及光伏跟踪控制器；其中，所述逆变器的输入端与所述阵列光伏组件电连接、输出端与公共电网电连接，将来自所述阵列光伏组件的直流电转换为交流电后，与公共电网并网发电；所述第一供电线路，输入端并联在所述逆变器的输出端与公共电网的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器电连接；所述第二供电线路，输入端并联在所述逆变器的输入端与所述阵列光伏组件的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器电连接；所述电源切换子模块，检测公共电网的当前供电环境状态，并根据公共电网的供电环境正常/异常，对应切换所述第一供电线路/第二供电线路向所述光伏跟踪控制器供电；所述光伏跟踪控制器，分别与所述第一供电线路、所述第二供电线路电连接，由所述第一供电线路/第二供电线路之一供电，控制所述阵列光伏组件的方向、角度。

在本发明中，提供了多种供电方式，保障了光伏跟踪控制器一直处于工作状态，通过增加了从阵列光伏组取电，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠，对电站监控做到了不因内场供电的不稳定的不间断，并且成本降低明显。

优选的，还包括控制器供电模块，所述控制器供电模块包括：AC-DC供电单元，输入端并联在所述逆变器的输出端与公共电网的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器电连接，将所述逆变器的输出端与公共电网的连接端的交流电进行整流处理后，形成直流电供所述光伏跟踪控制器正常工作。

优选的，所述控制器供电模块还包括：DC-DC供电单元，输入端并联在所述逆变器的输入端与所述阵列光伏组件的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器电连接，将所述阵列光伏组件输出的直流电进行调压处理后，供所述光伏跟踪控制器正常工作。

优选的，所述控制器供电模块是由所述AC-DC供电单元和所述DC-DC供电单元组成的双输入智能开关电源。

优选的，包括，所述电源切换子模块是双路互锁开关，所述双路互锁开关设置在所述双输入智能开关电源中。

在本发明中，从逆变器的AC端口取电，相对于从国家电网端取电相比，与跟踪器控制箱的距离较短，节省了大量的电缆；多种供电方式使跟踪器控制箱便能正常工作，及时调整跟踪支架到最佳状态，避免恶劣天气对电池板造成损坏，从而避免经济损失。

优选的，还包括：数据采集器、中央控制器；其中，所述逆变器，与所述光伏跟踪控制器通讯连接；所述数据采集器，与所述逆变器通讯连接；所述中央控制器，与所述数据采集器通讯连接；其中，所述光伏跟踪控制器，发送光伏跟踪的数据信息，并将来自所述中央控制器的服务器时间与光伏跟踪控制器时间进行校正；所述逆变器，接收、向所述数据采集器转发来自所述光伏跟踪控制器的数据信息，并接收、向所述光伏跟踪控制器转发来自所述中央控制器的服务器时间；所述数据采集器，采集所述逆变器转发的所述光伏跟踪控制器数据信息，并接收、向所述逆变器转发来自所述中央控制器的服务器时间；所述中央控制器，监控所述数据采集器采集的数据信息，并向所述数据采集器发送服务器时间，控制所述光伏跟踪控制器正常运行。

优选的，所述数据采集器与所述逆变器通讯连接的方式包括：通过有线的通讯方式，和/或电力载波通讯方式。

在本发明中，一控制箱对一逆变器，节省了通讯箱以及若干电缆，简化了通讯架构，使得通讯质量更可靠更稳定；逆变器在光伏跟踪控制器和数据采集器的信号传输之间仅提供一个传输通道，不做任何数据转换，使其节约通讯线路的架线工作，使其节约成本，节省了能源的浪费。

与现有技术相比，本发明提供一种光伏电站的跟踪控制方法及系统，至少带来以下一种技术效果:

在本发明中，采用集成解决方案，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠，对电站监控做到了不因内场供电的不稳定的不间断，并且成本降低明显。

在本发明中，逆变器在光伏电站现场连接着多个跟踪器系统，且逆变器与电网及阵列光伏组件都有接口，因此做到使用组件的电能作为备份电源，形成冗余保护系统。正常情况下，逆变器从箱式变压器的电网取电，一旦电网异常，则马上切换到用电池组件供电，使得电机能够及时放平组件，不易受到恶劣天气的损害。当电网恢复正常的时候，又可以及时切回去，使得系统自动跟踪，继续发电。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种光伏电站的跟踪控制方法及系统特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种光伏电站的跟踪控制方法一个实施例的流程图；

图2是本发明一种光伏电站的跟踪控制方法另一个实施例的流程图；

图3是本发明一种光伏电站的跟踪控制系统的一个实施例的结构图；

图4是本发明一种光伏电站的跟踪控制系统的另一个实施例的结构图；

图5是本发明一种光伏电站的跟踪控制系统的另一个实施例的结构图；

图6是本发明一种光伏电站的跟踪控制供电线路实施例的电路图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明提供一种光伏电站的跟踪控制方法的一个实施例，所述光伏电站包括将光能转换为直流电输出的阵列光伏组件、将直流电转换为交流电后与公共电网并网发电的逆变器，包括：步骤S10检测公共电网的当前供电环境状态；步骤S20当公共电网的供电环境正常时，切换至输入端并联在所述逆变器的输出端与公共电网的连接端的第一供电线路为光伏跟踪控制器供电；步骤S30当公共电网的供电环境异常时，切换至输入端并联在所述逆变器的输入端与所述阵列光伏组件的连接端的第二供电线路为所述光伏跟踪控制器供电；步骤S40由所述第一供电线路或所述第二供电线路之一供电，使所述光伏跟踪控制器控制所述阵列光伏组件的方向、角度。

具体的，在本实施例中，参考图1所示，在光伏发电系统中，电能来自于阵列光伏组件也即太阳能电池板，由于阵列光伏组件产生的电能为直流电，为电网提供电能，所以必须要经过逆变器将直流电变成交流电进行并网至电网系统中；为了增加太阳电池板的工作工作效率，要时刻检测太阳转动的方向等变化信息，根据太阳转动变化信息以调整太阳电池板的方向，那么此时需要通过光伏跟踪控制器获取太阳转动变化信息(包括角度，方向等相关参数信息)；在本发明的光伏电站的跟踪控制方法中，首选要检测当前供电电网的环境变化信息，如果天气正常，处于白天状态时，光伏跟踪控制器取电过程为：阵列光伏组件产生直流电，将直流电发送至逆变器转换为交流电，将交流电并入电网中，光伏跟踪控制器从电网中取电，此时为第一供电线路；还包括，天气正常，处于白天状态，而此时电网出现异常，那么，光伏跟踪控制器从阵列光伏组件中取电，此时为第二供电线路；如果在黑天时，光伏跟踪控制器直接从电网取电，电网的电来自于国家电网，使光伏跟踪控制器一直处于工作状态。当供电线路从第一供电线路切换到第二供电线路时，第二供电线路会有30S～60S的延时接通，使得第二供电线路可带电热插拔，保证了安全性。

在本发明中，提供了多种供电方式，保障了光伏跟踪控制器一直处于工作状态，通过增加了从阵列光伏组取电的技术方案，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠；本发明对于电站的监控做到了不因内场供电的不稳定而影响光伏跟踪控制器的工作状态，提高了光伏跟踪控制器的续航能力，并且明显的降低了施工成本。

优选的，所述第一供电线路包括：步骤S21将所述逆变器的输出端与公共电网的连接端的交流电进行整流处理后，形成直流电供所述光伏跟踪控制器正常工作。

优选的，所述第二供电线路包括：步骤S31将所述阵列光伏组件输出的直流电进行调压处理后，供所述光伏跟踪控制器正常工作。

具体的，本实施例是在上一实施例的基础上提供的又一实施例，参考图2和图6所示；当电网正常时，优先通道工作，即第一供电线路，同时逆变单元及光伏逆变器也正常并网发电。此时，DC开关闭合，开关1、开关2闭合(互锁装置判断来自开关2的信号，220V交流电压将其判断将其开关2闭合)，开关3断开，开关电源为双输入智能开关电源，而从逆变器的交流端即AC端口取电，给光伏跟踪器的控制箱供电，光伏跟踪器正常工作；当电网出现故障或者电网断开时，优先通道即第一供电线路不能再给跟踪器控制箱供电，启用备用通道工作即第二供电线路，此时，DC开关闭合，互锁装置判断来自开关2的信号，电压不足220V，判断信号为0，开关2断开，开关3闭合，阵列电池板即PV端给开关电源供电。在以上两条线路的供电时，在光伏跟踪器的控制箱取电之前要经过双输入智能开关电源，而开关3和开关2组成的胡锁装置开关设置在双输入智能开关电源内，通过检测电网是否发生异常；由于第一条线路的电为交流电，而第二条线路的电为直流电，所以通过双输入智能开关电源进行整流，和调压处理后供光伏跟踪器的控制箱，由于光伏跟踪器的控制箱是由24V直流供电。

在本发明中，从逆变器的AC端口取电，相对于从国家电网端取电相比，与跟踪器控制箱的距离较短，节省了大量的电缆；多种供电方式使跟踪器控制箱便能正常工作，及时调整跟踪支架到最佳状态，避免恶劣天气对电池板造成损坏，从而避免经济损失。

本发明还提供一种光伏电站的跟踪控制系统的一个实施例，所述光伏电站包括将光能转换为直流电输出的阵列光伏组件10，再将直流电转换为交流电后与公共电网30并网发电，所述跟踪控制系统包括：逆变器20、第一供电线路41、第二供电线路42、电源切换子模块51、以及光伏跟踪控制器60；其中，所述逆变器20的输入端与所述阵列光伏组件10电连接、输出端与公共电网30电连接，将来自所述阵列光伏组件10的直流电转换为交流电后，与公共电网30并网发电；所述第一供电线路41，输入端并联在所述逆变器20的输出端与公共电网30的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器60电连接；所述第二供电线路42，输入端并联在所述逆变器20的输入端与所述阵列光伏组件10的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器60电连接；所述电源切换子模块51，检测公共电网30的当前供电环境状态，并根据公共电网30的供电环境正常/异常，对应切换所述第一供电线路41/第二供电线路42向所述光伏跟踪控制器供电；所述光伏跟踪控制器，分别与所述第一供电线路41、所述第二供电线路42电连接，由所述第一供电线路41/第二供电线路42之一供电，控制所述阵列光伏组件的方向、角度。

具体的，在本实施例中，参考图3、4、5所示，在光伏发电系统中，电能来自于阵列光伏组件也即太阳能电池板，由于阵列光伏组件产生的电能为直流电，为电网提供电能，所以必须要经过逆变器将直流电变成交流电进行并网至电网系统中；为了增加太阳电池板的工作工作效率，要时刻检测太阳转动的方向等变化信息，根据太阳转动变化信息以调整太阳电池板的方向，那么此时需要通过光伏跟踪控制器获取太阳转动变化信息(包括角度，方向等相关参数信息)；在本发明的光伏电站的跟踪控制系统中，首选要检测当前供电电网的环境变化信息，如果天气正常，处于白天状态时，光伏跟踪控制器取电过程为：阵列光伏组件发直流电，将直流电发送至逆变器转换为交流电，将交流电并入电网中，光伏跟踪控制器从电网中取电；还包括，天气正常，处于白天状态，而此时电网出现异常，那么，光伏跟踪控制器从阵列光伏组件中取电；如果在黑天时，光伏跟踪控制器直接从电网取电，电网的电来自于国家电网，使光伏跟踪控制器一直处于工作状态。

在本发明中，提供了多种供电方式，保障了光伏跟踪控制器一直处于工作状态，通过增加了从阵列光伏组取电的方案，极大减少了现场电缆的铺设，使得跟踪系统面对多变的电站环境更加灵活稳当，通讯质量更加可靠，对电站监控做到了不因内场供电的不稳定的不间断，并且成本降低明显。

优选的，还包括控制器供电模块50包括：AC-DC供电单元52，输入端并联在所述逆变器20的输出端与公共电网30的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器60电连接，将所述逆变器20的输出端与公共电网30的连接端的交流电进行整流处理后，形成直流电供所述光伏跟踪控制器60正常工作。

优选的，所述控制器供电模块50还包括：DC-DC供电单元53，输入端并联在所述逆变器20的输入端与所述阵列光伏组件10的连接端，输出端与所述光伏跟踪控制器60电连接，将所述阵列光伏组件10输出的直流电进行调压处理后，供所述光伏跟踪控制器60正常工作。

优选的，所述控制器供电模块是由所述AC-DC供电单元52和所述DC-DC供电单元53组成的所述控制器供电模块50为双输入智能开关电源。

优选的，包括，所述电源切换子模块51是双路互锁开关，所述双路互锁开关设置在所述双输入智能开关电源中。

具体的，本实施例是在上一实施例的基础上提供的又一实施例，参考图3、4、5所示；当电网正常时，优先通道工作，即第一供电线路，同时逆变单元及光伏逆变器也正常并网发电。此时，DC开关闭合，开关1、开关2闭合(互锁装置判断来自开关2的信号，220V交流电压将其判断将其开关2闭合)，开关3断开，开关电源为双输入智能开关电源，而从逆变器的交流端即AC端口取电，给光伏跟踪器的控制箱供电，光伏跟踪器正常工作；当电网出现故障或者电网断开时，优先通道即第一供电线路不能再给跟踪器控制箱供电，启用备用通道工作即第二供电线路，此时，DC开关闭合，互锁装置判断来自开关2的信号，电压不足220V，判断信号为0，开关2断开，开关3闭合，阵列电池板即PV端给开关电源供电。在以上两条线路的供电时，在光伏跟踪器的控制箱取电之前要经过双输入智能开关电源，而开关3和开关2组成的胡锁装置开关设置在双输入智能开关电源内，通过检测电网是否发生异常；由于第一条线路的电为交流电，而第二条线路的电为直流电，所以通过双输入智能开关电源进行整流，所用的其内部的AC-DC供电单元，和调压处理后，所用的其内部的DC-DC供电单元，供光伏跟踪器的控制箱，由于光伏跟踪器的控制箱是由24V直流供电。双输入智能开关电源是由AC-DC供电单元和DC-DC供电单元组成，可以现实对电网异常的判断，同时能够完成第一条线路和第二条线路的切换。当供电线路从第一供电线路切换到第二供电线路时，第二供电线路会有30S～60S的延时接通，使得第二供电线路可带电热插拔，保证了安全性。

在本发明中，从逆变器的AC端口取电，相对于从国家电网端取电相比，与跟踪器控制箱的距离较短，节省了大量的电缆；多种供电方式使跟踪器控制箱便能正常工作，及时调整跟踪支架到最佳状态，避免恶劣天气对电池板造成损坏，从而避免经济损失。

优选的，还包括：数据采集器200、中央控制器100；其中，所述逆变器20，与所述光伏跟踪控制器60通讯连接；所述数据采集器200，与所述逆变器20通讯连接；所述中央控制器100，与所述数据采集器200通讯连接；其中，所述光伏跟踪控制器60，发送光伏跟踪的数据信息，并将来自所述中央控制器100的服务器时间与光伏跟踪控制器60时间进行校正；所述逆变器，接收、向所述数据采集器200转发来自所述光伏跟踪控制器60的数据信息，并接收、向所述光伏跟踪控制器60转发来自所述中央控制器的服务器时间；所述数据采集器200，采集所述逆变器20转发的所述光伏跟踪控制器60数据信息，并接收、向所述逆变器20转发来自所述中央控制器的服务器时间；所述中央控制器100，监控所述数据采集器200采集的数据信息，并向所述数据采集器发送服务器时间，控制所述光伏跟踪控制器60正常运行。

优选的，所述数据采集器200与所述逆变器20通讯连接的方式包括：通过有线的通讯方式，和/或电力载波通讯方式。

具体的，本实施例是在上一实施例的基础上提供的又一实施例，参考图3、4、5所示；在本发明的系统中，光伏跟踪控制器60将跟踪的数据信息要传送到中央控制器100，需要通过逆变器20进行转发，而数据采集器200将转发的所有光伏跟踪控制器60的数据信息进行数据处理后进一步传送到中央控制器100；本发明的通讯方案的特点是在省略通讯箱的前提下，利用逆变器20的网管系统实现控制箱到数据采集器200的通信通道直连。光伏跟踪控制器60与逆变器20以有线通信方式(RS485)连接，逆变器20与数据采集器200之间为电力载波通信(PLC)或者有线通信方式(RS485)，以PLC通讯方式优选。数据采集器200同时连接多个逆变器20；一控制箱对一逆变器20架构；在本实施例中，光伏跟踪控制器60将光伏跟踪结构的实时角度、光伏跟踪系统故障或光伏跟踪控制器60的故障、光伏跟踪系统的关键运行参数等信息均通过RS485传输端口传输至逆变器20的RS485传输端口；逆变器20将以上光伏跟踪控制器60传输过来的信息，以透传的方式加载在与数据采集器200连接的电缆上，以电力载波通讯PLC的方式传输至数据采集器200，数据采集器200将加载信息解调分类(后台已定义了加载端与解调端的序号编码)后即可获取这些信息。同时数据采集器200将从中央控制室获取的电脑server时间，通过PLC通讯群发至逆变器20，之后通过双向RS485通道到达控制箱，实现与控制箱内的晶振电路时间进行对比校正。

在本发明中，一控制箱对一逆变器20，节省了通讯箱以及若干电缆，简化了通讯架构，使得通讯质量更可靠更稳定；逆变器20在光伏跟踪控制器60和数据采集器200的信号传输之间仅提供一个传输通道，不做任何数据转换，使其节约通讯线路的架线工作，使其节约成本，节省了能源的浪费。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。