一种光伏跟踪轴的控制方法、装置及光伏跟踪系统与流程

1.本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种光伏跟踪轴的控制方法、装置及光伏跟踪系统。


背景技术：

2.在光伏跟踪领域，光伏跟踪系统通过调整光伏跟踪轴的跟踪角度使发电量最大化。现有的跟踪算法中，大部分采用传统天文算法使光伏跟踪轴正对太阳，来提升光伏跟踪系统的发电量。传统天文算法本质上是通过时间和地理参数等信息来计算太阳位置，然后调整光伏跟踪轴的跟踪角度使其在该时刻正对太阳，这种方法较为简单且通用。另外，也有在传统天文算法的基础上提出的改进天文算法，改进天文算法在传统天文算法的基础上增加了智能ai算法，通过针对不同天气类型对跟踪角度进行修正，提高散射天气，如多云和阴天时的发电量。
3.然而，无论是传统天文算法还是改进天文算法，都存在跟踪角度与逆变器最大功率点跟踪不匹配的问题，从而造成发电量损失。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明公开一种光伏跟踪轴的控制方法、装置及光伏跟踪系统，以实现充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
5.一种光伏跟踪轴的控制方法，应用于光伏跟踪系统的控制器，所述控制方法包括：
6.基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度；
7.控制所述光伏跟踪轴的跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整；
8.在所述跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势；
9.基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新。
10.可选的，所述基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，包括：
11.采用天文算法确定初始时刻的跟踪轴天文角度；
12.确定所述跟踪轴天文角度对应的所述逆变器最大输出功率；
13.基于功率和辐照的转换关系，得到所述逆变器最大输出功率对应的斜面总辐照度；
14.根据所述斜面总辐照量的计算方程，采用穷举水平面总辐照度的方法，得到水平面直射辐照度、水平面散射辐照度和反射辐照度；
15.对所述水平面直射辐照度、所述水平面散射辐照度和所述反射辐照度采用斜面辐照模型，通过所述穷举法得到所述斜面总辐照度最大时对应的倾角；
16.将所述倾角确定为所述预算跟踪角度。
17.可选的，所述控制所述光伏跟踪轴的跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整，
包括：
18.判断当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化；
19.如果否，则控制所述跟踪轴角度按照第一预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整；
20.如果是，则控制所述跟踪轴角度按照第二预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整，其中，所述第二预设幅度角大于所述第一预设幅度角。
21.可选的，所述当前时刻天气类型为：基于当前时刻直射比，从天气类型与直射比对应关系中查找得到；
22.所述上一时刻天气类型为：基于上一时刻直射比，从所述天气类型与直射比对应关系中查找得到。
23.可选的，所述基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新，包括：
24.在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，确定当前时刻电流平均值和上一时刻电流平均值；
25.当所述当前时刻电流平均值大于所述上一时刻电流平均值时，继续控制所述跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整，同时根据所述当前时刻电流平均值反推得到当前最佳跟踪角度；
26.计算所述当前最佳跟踪角度与上一时刻最佳跟踪角度的差的绝对值，其中，所述上一时刻最佳跟踪角度为预先根据所述上一时刻电流平均值反推得到；
27.当所述绝对值不大于电机控制精度时，确定所述预算跟踪角度符合所述准确性要求，并维持所述预算跟踪角度不变；
28.当所述绝对值大于所述电机控制精度时，将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，并控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整；
29.其中，所述当前时刻电流平均值为：当前时刻的逆变器输出电流值和所述当前时刻之前的逆变器输出电流值的平均值，所述上一时刻电流平均值为：上一时刻的逆变器输出电流值和所述上一时刻之前的逆变器输出电流值的平均值。
30.可选的，还包括：
31.当所述当前时刻电流平均值不大于所述上一时刻电流平均值时，将计数次数记录为1，并将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
32.可选的，还包括：
33.若下一时刻电流平均值不小于所述当前时刻电流平均值，则将所述计数次数继续加1，并将所述当前最佳跟踪角度更新为下一时刻最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述下一时刻最佳跟踪角度方向调整；
34.若连续的所述计数次数之和大于设定阈值，则停止控制所述跟踪轴角度调整，并维持此时的跟踪角度不变。
35.可选的，所述基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新，
包括：
36.在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，将所述跟踪轴角度每次调整的第二预设幅度角划分成多个角度调整段；
37.控制所述跟踪轴角度每次按照一个所述角度调整段向所述预算跟踪角度方向调整；
38.当第一个所述角度调整段调整结束后，获取实际控制角度处的逆变器第一输出电流和初始角度处的逆变器第二输出电流；
39.若所述逆变器第一输出电流大于所述逆变器第二输出电流，则控制所述跟踪轴角度开始第二个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第一输出电流更新所述预算跟踪角度。
40.可选的，还包括：
41.当第n个所述角度调整段调整结束后，获取第n个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第三输出电流和第n-1个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第四输出电流；
42.当所述逆变器第三输出电流大于所述逆变器第四输出电流时，则控制所述跟踪轴角度开始第n+1个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第n输出电流更新所述预算跟踪角度，其中，2≤n≤m，n为正整数，m为将第二预设幅度角划分成所述角度调整段的总数量，当n＝m时，不存第n+1个所述角度调整段。
43.一种光伏跟踪轴的控制装置，应用于光伏跟踪系统的控制器，所述控制装置包括：
44.预算跟踪角度确定单元，用于基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度；
45.调整单元，用于控制所述光伏跟踪轴的跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整；
46.电流变化趋势确定单元，用于在所述跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势；
47.准确性检测单元，用于基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新。
48.可选的，所述预算跟踪角度确定单元包括：
49.天文角度确定子单元，用于采用天文算法确定初始时刻的跟踪轴天文角度；
50.最大输出功率确定子单元，用于确定所述跟踪轴天文角度对应的所述逆变器最大输出功率；
51.总辐照度确定子单元，用于基于功率和辐照的转换关系，得到所述逆变器最大输出功率对应的斜面总辐照度；
52.总辐照量分解子单元，用于根据所述斜面总辐照量的计算方程，采用穷举水平面总辐照度的方法，得到水平面直射辐照度、水平面散射辐照度和反射辐照度；
53.倾角确定子单元，用于对所述水平面直射辐照度、所述水平面散射辐照度和所述反射辐照度采用斜面辐照模型，通过所述穷举法得到所述斜面总辐照度最大时对应的倾角；
54.预算跟踪角度确定子单元，用于将所述倾角确定为所述预算跟踪角度。
55.可选的，所述调整单元包括：
56.判断子单元，用于判断当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化；
57.第一调整子单元，用于在所述判断子单元判断为否的情况下，控制所述跟踪轴角度按照第一预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整；
58.第二调整子单元，用于在所述判断子单元判断为是的情况下，控制所述跟踪轴角度按照第二预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整，其中，所述第二预设幅度角大于所述第一预设幅度角。
59.可选的，所述准确性检测单元包括：
60.平均值确定子单元，用于在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，确定当前时刻电流平均值和上一时刻电流平均值，其中，所述当前时刻电流平均值为：当前时刻的逆变器输出电流值和所述当前时刻之前的逆变器输出电流值的平均值，所述上一时刻电流平均值为：上一时刻的逆变器输出电流值和所述上一时刻之前的逆变器输出电流值的平均值；
61.角度反推子单元，用于当所述当前时刻电流平均值大于所述上一时刻电流平均值时，继续控制所述跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整，同时根据所述当前时刻电流平均值反推得到当前最佳跟踪角度；
62.计算子单元，用于计算所述当前最佳跟踪角度与上一时刻最佳跟踪角度的差的绝对值，其中，所述上一时刻最佳跟踪角度为预先根据所述上一时刻电流平均值反推得到；
63.角度维持子单元，用于当所述绝对值不大于电机控制精度时，确定所述预算跟踪角度符合所述准确性要求，并维持所述预算跟踪角度不变；
64.第一更新子单元，用于当所述绝对值大于所述电机控制精度时，将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，并控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
65.可选的，所述准确性检测单元还包括：
66.第二更新子单元，用于当所述当前时刻电流平均值不大于所述上一时刻电流平均值时，将计数次数记录为1，并将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
67.可选的，所述准确性检测单元还包括：
68.第三更新子单元，用于若下一时刻电流平均值不小于所述当前时刻电流平均值，则将所述计数次数继续加1，并将所述当前最佳跟踪角度更新为下一时刻最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述下一时刻最佳跟踪角度方向调整；
69.停止调整子单元，用于若连续的所述计数次数之和大于设定阈值，则停止控制所述跟踪轴角度调整，并维持此时的跟踪角度不变。
70.可选的，所述准确性检测单元包括：
71.角度划分子单元，用于在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，将所述跟踪轴角度每次调整的第二预设幅度角划分成多个角度调整段；
72.第一控制子单元，用于控制所述跟踪轴角度每次按照一个所述角度调整段向所述
预算跟踪角度方向调整；
73.第一输出电流获取子单元，用于当第一个所述角度调整段调整结束后，获取实际控制角度处的逆变器第一输出电流和初始角度处的逆变器第二输出电流；
74.第二控制子单元，用于若所述逆变器第一输出电流大于所述逆变器第二输出电流，则控制所述跟踪轴角度开始第二个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第一输出电流更新所述预算跟踪角度。
75.可选的，所述准确性检测单元还包括：
76.第二输出电流获取子单元，用于当第n个所述角度调整段调整结束后，获取第n个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第三输出电流和第n-1个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第四输出电流；
77.第三控制子单元，用于当所述逆变器第三输出电流大于所述逆变器第四输出电流时，则控制所述跟踪轴角度开始第n+1个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第n输出电流更新所述预算跟踪角度，其中，2≤n≤m，n为正整数，m为将第二预设幅度角划分成所述角度调整段的总数量，当n＝m时，不存第n+1个所述角度调整段。
78.一种光伏跟踪系统，包括：光伏组件、跟踪器、逆变器和控制器，所述控制器包括上述所述的光伏跟踪轴的控制装置；
79.所述控制器分别与所述跟踪器和所述逆变器通信连接，所述跟踪器与至少一个所述光伏组件通过机械结构连接，至少一个所述光伏组件连接至所述逆变器的直流侧。
80.从上述的技术方案可知，本发明公开了一种光伏跟踪轴的控制方法、装置及光伏跟踪系统，控制方法为：基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整，在跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势，基于逆变器输出电流变化趋势，对预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定预算跟踪角度不符合准确性要求时，对预算跟踪角度进行更新。本发明基于逆变器最大输出功率得到光伏跟踪轴理论上的最大输出功率角度，也即预算跟踪角度，通过采集跟踪轴角度调整过程中逆变器输出电流变化趋势，来对预算跟踪角度进行准确性检测和更新，实现控制器对光伏跟踪轴的闭环控制，从而可以充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
附图说明
81.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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
82.图1为本发明实施例公开的一种光伏跟踪轴的控制方法流程图；
83.图2为本发明实施例公开的一种基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度的方法流程图；
84.图3为本发明实施例公开的一种控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整的方法流程图；
85.图4为本发明实施例公开的一种光伏跟踪轴的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
86.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
87.本发明实施例公开了一种光伏跟踪轴的控制方法、装置及光伏跟踪系统，控制方法为：基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整，在跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势，基于逆变器输出电流变化趋势，对预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定预算跟踪角度不符合准确性要求时，对预算跟踪角度进行更新。本发明基于逆变器最大输出功率得到光伏跟踪轴理论上的最大输出功率角度，也即预算跟踪角度，通过采集跟踪轴角度调整过程中逆变器输出电流变化趋势，来对预算跟踪角度进行准确性检测和更新，实现控制器对光伏跟踪轴的闭环控制，从而可以充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
88.参见图1，本发明实施例公开的一种光伏跟踪轴的控制方法流程图，该方法应用于光伏跟踪系统的控制器，该控制方法包括：
89.步骤s101、基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度；
90.为实现跟踪角度与逆变器最大功率点跟踪匹配，本实施例首先基于逆变器最大输出功率确定预算跟踪角度，该预算跟踪角度也即对光伏跟踪轴调整的初始跟踪角度。
91.步骤s102、控制所述光伏跟踪轴的跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整；
92.步骤s103、在所述跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势；
93.其中，逆变器输出电流变化趋势指的是逆变器输出电流随着跟踪轴角度的调整是变大还是变小。
94.在实际应用中，可以通过比较当前时刻电流平均值与上一时刻电流平均值确定逆变器输出电流变化趋势。
95.其中，当前时刻电流平均值为：当前时刻的逆变器输出电流值和当前时刻之前的逆变器输出电流值(比如当前时刻之前90组逆变器输出电流数据，具体依据电流采集频率决定)的平均值。
96.上一时刻电流平均值为：上一时刻的逆变器输出电流值和上一时刻之前的逆变器输出电流值的平均值。
97.步骤s104、基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新。
98.其中，预算跟踪角度不符合准确性要求指的是：预算跟踪角度不是当前最佳跟踪角度，在这种情况下，需要将预算跟踪角度更新为当前最佳跟踪角度。
99.综上可知，本发明公开了一种光伏跟踪轴的控制方法，基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整，在跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势，基于逆变器输出电流变化趋势，对预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定预算跟踪角度不符合准确性要求时，对预算跟踪角度进行更新。本发明基于逆变器最大输出功率得到光伏跟踪轴理论上的最大输出
功率角度，也即预算跟踪角度，通过采集跟踪轴角度调整过程中逆变器输出电流变化趋势，来对预算跟踪角度进行准确性检测和更新，实现控制器对光伏跟踪轴的闭环控制，从而可以充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
100.为进一步优化上述实施例，参见图2，本发明实施例公开的一种基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度的方法流程图，该方法包括：
101.步骤s201、采用天文算法确定初始时刻的跟踪轴天文角度；
102.具体的，根据gps(global positioning system，全球定位系统)模块提供的日期、时间和经纬度参数，采用天文算法计算初始时刻的跟踪轴天文角度θ1。
103.步骤s202、确定跟踪轴天文角度对应的逆变器输出功率；
104.步骤s203、基于功率和辐照的转换关系，得到逆变器输出功率对应的斜面总辐照度；
105.其中，可以直接获取逆变器输出功率p，或是根据采集的逆变器输出电流i和逆变器输出电压v计算得到逆变器输出功率p，p＝i
·
v。
106.基于功率和辐照的转换关系，得到逆变器输出功率对应的斜面总辐照度g
p
的过程如下：
107.(1)若没有历史的斜面辐照及其对应的逆变器输出功率，可采用物理模型：根据空气温度t
air
和逆变器数据(i、v或p)，采用组件温度计算模型和光伏发电功率模型联合计算组件电池温度t
pv
和初始时刻的跟踪轴天文角度θ1对应的斜面总辐照度g
p
；
108.其中，组件温度计算模型的计算公式如下：
[0109][0110]
光伏发电功率模型的计算公式如下：
[0111][0112]
式中，t
pv,stc
为标准测试工况下的电池温度，g
stc
为标准测试工况下的辐照度。
[0113]
(2)若有历史的斜面辐照及其对应的逆变器输出功率数据，可采用机器学习方法，通过历史斜面总辐照度及其对应的逆变器输出功率通过构建机器学习模型来进行计算斜面总辐照度g
p
。
[0114]
一般情况下，机器学习模型的准确度比物理模型高一些。
[0115]
步骤s204、根据所述斜面总辐照量的计算方程，采用穷举水平面总辐照度的方法，得到水平面直射辐照度、水平面散射辐照度和反射辐照度；
[0116]
本实施例中，根据斜面总辐照量g
p
的计算方程，采用穷举水平面总辐照度g的方法，得到水平面直射辐照度gb、水平面散射辐照度gd和反射辐照度。
[0117]
其中，斜面总辐照量g
p
的计算方程如下：
[0118]gp
＝g
bp
+g
dp
+gr；
[0119]
需要说明的是，水平面直射辐照度gb可以根据水平面总辐照度g进行求解。
[0120]
具体的，根据根据实时接收的水平面总辐照度g与地面水平理想太阳辐照度g
real
计算清晰因子k
t
，k
t
＝g/g
real
。
[0121]
地面水平理想太阳辐照度g
real
的计算公式如下：
[0122][0123]
式中，g
sc
为太阳常数，nd为积日，为纬度；δ为赤纬角；ws为日落时角，h为太阳高度角。
[0124]
根据清晰因子k
t
计算散射比df，具体如下(在不同地区，计算公式不同)：
[0125]
df＝1.0-0.09k
t
......(k
t
≤0.22)
[0126]
df＝0.9511-0.01604k
t
+4.388k
t2-16.638k
t3
+12.336k
t4
......(0.22＜k
t
≤0.80)
[0127]
df＝0.165......(k
t
＞0.80)
[0128]
水平面散射辐照度gd的计算公式如下：
[0129]
gd＝g
·
(1-df)；
[0130]
水平面直射辐照度gb的计算公式如下：
[0131]
gb＝g-gd。
[0132]
步骤s205、对所述水平面直射辐照度、所述水平面散射辐照度和所述反射辐照度采用斜面辐照模型，通过所述穷举法得到所述斜面总辐照度最大时对应的倾角；
[0133]
步骤s206、将所述倾角确定为预算跟踪角度。
[0134]
为进一步优化上述实施例，参见图3，本发明实施例公开的一种控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整的方法流程图，也即步骤s102具体包括：
[0135]
步骤s301、判断当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化，如果否，则执行步骤s302，如果是，则执行步骤s303；
[0136]
其中，天气类型可以为阴雨天、多云天、晴天等。
[0137]
天气类型的确定过程如下：
[0138]
首先根据如下公式计算直射比s：
[0139]
s＝gb/g；
[0140]
式中，gb为水平面直射辐照度，g为水平面总辐照度。
[0141]
其次，历史气象数据，通过大数据分析、神经网络算法或其他的数学统计分析方法，得到天气类型与直射比s的对应关系，如：阴雨天：0≤s＜0.15；多云天：0.15≤s＜0.58；晴天：0.58≤s＜1，推测实时天气类型。
[0142]
需要说明的是，不同地区的天气类型与直射比s的对应关系可能不同，主要是不同天气类型时直射比s的取值范围区间不同。
[0143]
本实施例中，当前时刻天气类型为：基于当前时刻直射比，从天气类型与直射比对应关系中查找得到；
[0144]
上一时刻天气类型为：基于上一时刻直射比，从天气类型与直射比对应关系中查找得到。
[0145]
步骤s302、控制跟踪轴角度按照第一预设幅度角向预算跟踪角度方向调整；
[0146]
步骤s303、控制跟踪轴角度按照第二预设幅度角向预算跟踪角度方向调整。
[0147]
其中，第二预设幅度角大于第一预设幅度角，也就是说，第一预设幅度角为较小幅度角，第二预设幅度角为较大幅度角。
[0148]
需要说明的是，在确定预算跟踪角度不符合准确性要求，需要对预算跟踪角度进
行更新时，针对当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化，采取不同的措施。
[0149]
(一)当确定当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，控制跟踪轴角度按照第一预设幅度角(较小幅度角)向预算跟踪角度方向调整，同时采集逆变器输出电流进行分析和判断。由于逆变器输出电流为实时数据，波动较大，因此需要进行电流波动平滑处理，本发明采用计算电流平均值的方式实现电流波动平滑处理。
[0150]
因此，为进一步优化上述实施例，步骤s104可以包括：
[0151]
(1)在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，确定当前时刻电流平均值i(t)和上一时刻电流平均值i(t-1)；
[0152]
其中，当前时刻电流平均值i(t)为：当前时刻的逆变器输出电流值和所述当前时刻之前的逆变器输出电流值(比如当前时刻之前90组逆变器输出电流数据，具体依据电流采集频率决定)的平均值，上一时刻电流平均值i(t-1)为：上一时刻的逆变器输出电流值和上一时刻之前的逆变器输出电流值(比如上一时刻之前90组逆变器输出电流数据，具体依据电流采集频率决定)的平均值。
[0153]
(2)当所述当前时刻电流平均值大于所述上一时刻电流平均值时，继续控制所述跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整，同时根据所述当前时刻电流平均值反推得到当前最佳跟踪角度θ(t)；
[0154]
(3)计算所述当前最佳跟踪角度与上一时刻最佳跟踪角度θ(t-1)的差的绝对值；
[0155]
其中，所述上一时刻最佳跟踪角度为预先根据所述上一时刻电流平均值反推得到。
[0156]
(4)当所述绝对值不大于电机控制精度时，确定所述预算跟踪角度符合准确性要求，并维持所述预算跟踪角度不变；
[0157]
若|θ(t)-θ(t-1)|≤m，m为电机控制精度，则确定预算跟踪角度符合准确性要求，不对预算跟踪角度进行更新，维持预算跟踪角度不变。
[0158]
(5)当所述绝对值大于所述电机控制精度时，将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，并控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
[0159]
若|θ(t)-θ(t-1)|＞m，将预算跟踪角度更新为θ(t)，并控制跟踪轴角度改为向θ(t)方向调整。
[0160]
(6)当所述当前时刻电流平均值不大于所述上一时刻电流平均值时，将计数次数记录为1，并将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
[0161]
若i(t)≤i(t-1)，记录计数次数count＝1，同时将预算跟踪角度更新为θ(t)，并控制跟踪轴角度改为向θ(t)方向调整。
[0162]
(7)若下一时刻电流平均值不小于所述当前时刻电流平均值，则将所述计数次数继续加1，并将所述当前最佳跟踪角度更新为下一时刻最佳跟踪角度θ(t+1)，控制所述跟踪轴角度改为向所述下一时刻最佳跟踪角度方向调整；若连续的所述计数次数之和大于设定阈值，则停止控制所述跟踪轴角度调整，并维持此时的跟踪角度不变。
[0163]
具体的，若i(t+1)≤i(t)，则计数次数count继续加1，即count＝count+1，同时，将预算角度更新为θ(t+1)，控制跟踪轴角度改为向θ(t+1)方向调整。
[0164]
若连续的count之和大于设定阈值limit，则停止控制所述跟踪轴角度调整，并维持此时的跟踪角度不变。
[0165]
(二)当确定当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，控制跟踪轴角度按照第二预设幅度角(较大幅度角)向预算跟踪角度方向调整。为避免光伏跟踪轴一次性调整角度过大造成系统不稳定，本实施例采取将第二预设幅度角划分成多个角度调整段的策略对光伏跟踪轴进行角度控制；同时采集逆变器输出电流并进行波动平滑处理，进而分析和判断。
[0166]
因此，为进一步优化上述实施例，步骤s104可以包括：
[0167]
(1)在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，将所述跟踪轴角度每次调整的第二预设幅度角划分成多个角度调整段；
[0168]
其中，每个角度调整段的取值可根据电机转速和调节角度大小进行确定，比如5
°
，本发明在此不做限定。
[0169]
(2)控制所述跟踪轴角度每次按照一个所述角度调整段向所述预算跟踪角度方向调整；
[0170]
(3)当第一个所述角度调整段调整结束后，获取实际控制角度处的逆变器第一输出电流和初始角度处的逆变器第二输出电流；
[0171]
(4)若所述逆变器第一输出电流大于所述逆变器第二输出电流，则控制所述跟踪轴角度开始第二个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第一输出电流更新所述预算跟踪角度。
[0172]
其中，本实施例是根据逆变器第一输出电流反推对应的最佳跟踪角度，并将预算跟踪角度更新为与逆变器第一输出电流对应的最佳跟踪角度。
[0173]
需要说明的是，本实施例中(1)～(4)针对的是第一个角度调整段调整结束后，对预算跟踪角度进行更新的过程。由于第一个角度调整段为首个角度调整段，因此，在确定是否更新预算跟踪角度时，是将实际控制角度处的逆变器第一输出电流和初始角度处的逆变器第二输出电流进行大小比较。
[0174]
(5)当第n个所述角度调整段调整结束后，获取第n个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第三输出电流和第n-1个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第四输出电流；
[0175]
(6)当所述逆变器第三输出电流大于所述逆变器第四输出电流时，则控制所述跟踪轴角度开始第n+1个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第n输出电流更新所述预算跟踪角度。
[0176]
其中，2≤n≤m，n为正整数，m为将第二预设幅度角划分成所述角度调整段的总数量，当n＝m时，不存第n+1个所述角度调整段。
[0177]
本实施例(5)和(6)针对的是第一个角度调整段调整结束后，在将跟踪轴角度按照第一个角度调整段之后的角度调整段调整后，对预算跟踪角度进行更新的过程。由于第n个角度调整段调整结束后，可以得到第n个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第三输出电流和第n-1个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第四输出电流，此时，无需再考虑初始角度处的逆变器第二输出电流，而是直接将逆变器第三输出电流和逆变器第四输出电流进行比较即可。
[0178]
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光伏跟踪轴的控制装置。
[0179]
参见图4，本发明实施例公开的一种光伏跟踪轴的控制装置的结构示意图，该控制装置应用于光伏跟踪系统的控制器，该控制装置包括：
[0180]
预算跟踪角度确定单元401，用于基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度；
[0181]
为实现跟踪角度与逆变器最大功率点跟踪匹配，本实施例首先基于逆变器最大输出功率确定预算跟踪角度，该预算跟踪角度也即对光伏跟踪轴调整的初始跟踪角度。
[0182]
调整单元402，用于控制所述光伏跟踪轴的跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整；
[0183]
电流变化趋势确定单元403，用于在所述跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势；
[0184]
其中，逆变器输出电流变化趋势指的是逆变器输出电流随着跟踪轴角度的调整是变大还是变小。
[0185]
在实际应用中，可以通过比较当前时刻电流平均值与上一时刻电流平均值确定逆变器输出电流变化趋势。
[0186]
其中，当前时刻电流平均值为：当前时刻的逆变器输出电流值和当前时刻之前的逆变器输出电流值(比如当前时刻之前90组逆变器输出电流数据，具体依据电流采集频率决定)的平均值。
[0187]
上一时刻电流平均值为：上一时刻的逆变器输出电流值和上一时刻之前的逆变器输出电流值的平均值。
[0188]
准确性检测单元404，用于基于所述逆变器输出电流变化趋势，对所述预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定所述预算跟踪角度不符合准确性要求时，对所述预算跟踪角度进行更新。
[0189]
其中，预算跟踪角度不符合准确性要求指的是：预算跟踪角度不是当前最佳跟踪角度，在这种情况下，需要将预算跟踪角度更新为当前最佳跟踪角度。
[0190]
综上可知，本发明公开了一种光伏跟踪轴的控制装置，基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整，在跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势，基于逆变器输出电流变化趋势，对预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定预算跟踪角度不符合准确性要求时，对预算跟踪角度进行更新。本发明基于逆变器最大输出功率得到光伏跟踪轴理论上的最大输出功率角度，也即预算跟踪角度，通过采集跟踪轴角度调整过程中逆变器输出电流变化趋势，来对预算跟踪角度进行准确性检测和更新，实现控制器对光伏跟踪轴的闭环控制，从而可以充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
[0191]
为进一步优化上述实施例，预算跟踪角度确定单元401可以包括：
[0192]
天文角度确定子单元，用于采用天文算法确定初始时刻的跟踪轴天文角度；
[0193]
最大输出功率确定子单元，用于确定所述跟踪轴天文角度对应的所述逆变器最大输出功率；
[0194]
总辐照度确定子单元，用于基于功率和辐照的转换关系，得到所述逆变器最大输出功率对应的斜面总辐照度；
[0195]
总辐照量分解子单元，用于根据所述斜面总辐照量的计算方程，采用穷举水平面总辐照度的方法，得到水平面直射辐照度、水平面散射辐照度和反射辐照度；
[0196]
倾角确定子单元，用于对所述水平面直射辐照度、所述水平面散射辐照度和所述反射辐照度采用斜面辐照模型，通过所述穷举法得到所述斜面总辐照度最大时对应的倾角；
[0197]
预算跟踪角度确定子单元，用于将所述倾角确定为所述预算跟踪角度。
[0198]
需要说明的是，预算跟踪角度确定单元401中各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
[0199]
为进一步优化上述实施例，调整单元402可以包括：
[0200]
判断子单元，用于判断当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化；
[0201]
第一调整子单元，用于在所述判断子单元判断为否的情况下，控制所述跟踪轴角度按照第一预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整；
[0202]
第二调整子单元，用于在所述判断子单元判断为是的情况下，控制所述跟踪轴角度按照第二预设幅度角向所述预算跟踪角度方向调整，其中，所述第二预设幅度角大于所述第一预设幅度角。
[0203]
其中，天气类型可以为阴雨天、多云天、晴天等。
[0204]
天气类型的确定过程如下：
[0205]
首先根据如下公式计算直射比s：
[0206]
s＝gb/g；
[0207]
式中，gb为水平面直射辐照度，g为水平面总辐照度。
[0208]
其次，历史气象数据，通过大数据分析、神经网络算法或其他的数学统计分析方法，得到天气类型与直射比s的对应关系，如：阴雨天：0≤s＜0.15；多云天：0.15≤s＜0.58；晴天：0.58≤s＜1，推测实时天气类型。
[0209]
需要说明的是，不同地区的天气类型与直射比s的对应关系可能不同，主要是不同天气类型时直射比s的取值范围区间不同。
[0210]
需要说明的是，在确定预算跟踪角度不符合准确性要求，需要对预算跟踪角度进行更新时，针对当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型是否发生变化，采取不同的措施。
[0211]
(一)当确定当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，控制跟踪轴角度按照第一预设幅度角(较小幅度角)向预算跟踪角度方向调整，同时采集逆变器输出电流进行分析和判断。由于逆变器输出电流为实时数据，波动较大，因此需要进行电流波动平滑处理，本发明采用计算电流平均值的方式实现电流波动平滑处理。
[0212]
因此，为进一步优化上述实施例，准确性检测单元404可以包括：
[0213]
平均值确定子单元，用于在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型未发生变化时，确定当前时刻电流平均值和上一时刻电流平均值，其中，所述当前时刻电流平均值为：当前时刻的逆变器输出电流值和所述当前时刻之前的逆变器输出电流值的平均值，所述上一时刻电流平均值为：上一时刻的逆变器输出电流值和所述上一时刻之前的逆变器输出电流值的平均值；
[0214]
角度反推子单元，用于当所述当前时刻电流平均值大于所述上一时刻电流平均值时，继续控制所述跟踪轴角度向所述预算跟踪角度方向调整，同时根据所述当前时刻电流平均值反推得到当前最佳跟踪角度；
[0215]
计算子单元，用于计算所述当前最佳跟踪角度与上一时刻最佳跟踪角度的差的绝对值，其中，所述上一时刻最佳跟踪角度为预先根据所述上一时刻电流平均值反推得到；
[0216]
角度维持子单元，用于当所述绝对值不大于电机控制精度时，确定所述预算跟踪角度符合所述准确性要求，并维持所述预算跟踪角度不变；
[0217]
第一更新子单元，用于当所述绝对值大于所述电机控制精度时，将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，并控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
[0218]
为进一步优化上述实施例，准确性检测单元404还可以包括：
[0219]
第二更新子单元，用于当所述当前时刻电流平均值不大于所述上一时刻电流平均值时，将计数次数记录为1，并将所述预算跟踪角度更新为所述当前最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述当前最佳跟踪角度方向调整。
[0220]
为进一步优化上述实施例，准确性检测单元还可以包括：
[0221]
第三更新子单元，用于若下一时刻电流平均值不小于所述当前时刻电流平均值，则将所述计数次数继续加1，并将所述当前最佳跟踪角度更新为下一时刻最佳跟踪角度，控制所述跟踪轴角度改为向所述下一时刻最佳跟踪角度方向调整；
[0222]
停止调整子单元，用于若连续的所述计数次数之和大于设定阈值，则停止控制所述跟踪轴角度调整，并维持此时的跟踪角度不变。
[0223]
(二)当确定当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，控制跟踪轴角度按照第二预设幅度角(较大幅度角)向预算跟踪角度方向调整。为避免光伏跟踪轴一次性调整角度过大造成系统不稳定，本实施例采取将第二预设幅度角划分成多个角度调整段的策略对光伏跟踪轴进行角度控制；同时采集逆变器输出电流并进行波动平滑处理，进而分析和判断。
[0224]
为进一步优化上述实施例，准确性检测单元404可以包括：
[0225]
角度划分子单元，用于在当前时刻天气类型相对于上一时刻天气类型发生变化时，将所述跟踪轴角度每次调整的第二预设幅度角划分成多个角度调整段；
[0226]
第一控制子单元，用于控制所述跟踪轴角度每次按照一个所述角度调整段向所述预算跟踪角度方向调整；
[0227]
第一输出电流获取子单元，用于当第一个所述角度调整段调整结束后，获取实际控制角度处的逆变器第一输出电流和初始角度处的逆变器第二输出电流；
[0228]
第二控制子单元，用于若所述逆变器第一输出电流大于所述逆变器第二输出电流，则控制所述跟踪轴角度开始第二个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第一输出电流更新所述预算跟踪角度。
[0229]
为进一步优化上述实施例，准确性检测单元还可以包括：
[0230]
第二输出电流获取子单元，用于当第n个所述角度调整段调整结束后，获取第n个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第三输出电流和第n-1个所述角度调整段在实际控制角度处的逆变器第四输出电流；
[0231]
第三控制子单元，用于当所述逆变器第三输出电流大于所述逆变器第四输出电流时，则控制所述跟踪轴角度开始第n+1个所述角度调整段调整，并根据所述逆变器第n输出电流更新所述预算跟踪角度，其中，2≤n≤m，n为正整数，m为将第二预设幅度角划分成所述角度调整段的总数量，当n＝m时，不存第n+1个所述角度调整段。
[0232]
需要说明的是，控制装置中各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
[0233]
与上述实施例相对应，本发明还公开了一种光伏跟踪系统，包括：光伏组件、跟踪器、逆变器和控制器，所述控制器包括上述实施例中的光伏跟踪轴的控制装置；
[0234]
所述控制器分别与所述跟踪器和所述逆变器通信连接，所述跟踪器与至少一个所述光伏组件通过机械结构连接，至少一个所述光伏组件连接至所述逆变器的直流侧。
[0235]
其中，本实施例中光伏跟踪系统对光伏跟踪轴的控制过程，请参见上述实施例对应部分，此处不再赘述。
[0236]
综上可知，本发明公开了一种光伏跟踪系统，包括光伏组件、跟踪器、逆变器和控制器，控制器基于逆变器最大输出功率确定光伏跟踪轴对应的预算跟踪角度，控制光伏跟踪轴的跟踪轴角度向预算跟踪角度方向调整，在跟踪轴角度调整过程中，确定逆变器输出电流变化趋势，基于逆变器输出电流变化趋势，对预算跟踪角度进行准确性检测，并在确定预算跟踪角度不符合准确性要求时，对预算跟踪角度进行更新。本发明基于逆变器最大输出功率得到光伏跟踪轴理论上的最大输出功率角度，也即预算跟踪角度，通过采集跟踪轴角度调整过程中逆变器输出电流变化趋势，来对预算跟踪角度进行准确性检测和更新，实现控制器对光伏跟踪轴的闭环控制，从而可以充分发挥光伏跟踪轴和逆变器最大功率点跟踪优势，最大化提升发电量。
[0237]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0238]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0239]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。