[发明专利]用于确定太阳跟踪平台的跟踪误差的修正的方法、适配为执行该方法的中央处理单元以及包括该中央处理单元的太阳跟踪器

说明书

技术领域

本发明解决了一种用于确定太阳跟踪平台的修正的方法，其主要能够补偿跟踪器的方位角偏差和倾斜。根据本发明的实施例，还能够执行附加的仰角修正。

根据各实施例，本发明具有对驱动装置进行操作的中央处理单元，所述中央处理器单元提供考虑到计算的修正的命令，以生成驱动装置适用的设定值，从而实现平台的正确定向。

背景技术

在现有技术中存在不同的控制策略，这些控制策略的目的在于，在任意给定时间都确保太阳跟踪器的正确朝向。

这种测量的一个示例基于闭环控制。该系统的操作基于每个时刻的跟踪误差的反馈，通常要使用辅助设备。控制装置解释并使用所述设备的测量，继而控制装置对太阳跟踪平台的驱动装置进行操作，以使平台保持正确朝向。

辅助设备的一个示例是利用位于一个平面上且分布在一个点附近的、对太阳辐射敏感的多个区域的跟踪传感器；以及位于所述点上方、与平面有一定距离，用于在敏感区域所处的平面上投下阴影的不透明单元。当对太阳辐射敏感的区域所处的平面的朝向与辐射垂直时，位于该平面上方的单元的阴影在附近分布有敏感区域的点上投下阴影，而不会意识到敏感区域的辐射读数下降。与此相反，当平面不在与辐射方向垂直的朝向时，阴影将覆盖一些敏感区。根据哪个敏感区被完全覆盖或被部分覆盖，能够确定该附加设备的平面的朝向的偏差程度。

闭环控制策略基于使用辅助设备的反馈，具有多个缺点。首先，设备上的污物可能使读数波动，这是因为可能生成被解释为设备朝向偏差的阴影。不太大的一个颗粒可能阻碍整个太阳能收集模块的正确朝向，并且其可能安装在不容易或不能立即被获取的位置。

这种策略的另一个缺点是，辅助设备测量的是其相对于光线入射方向的朝向误差，而不是整个系统的朝向误差。因此，必须保证跟踪传感器和跟踪器的朝向相同。即使如此，受安装误差的影响，这种一方相对于另一方的朝向并非一始终理想，并且由于诸如结构单元的形变或不对齐的问题，其可能被修改。

另一方面，存在一种混合控制策略，其操作基于开环控制，其中在开环控制中，每次移动前，通过对从太阳星历(epherimides)计算得到的理论位置应用修正因子，执行一系列数学操作，以生成修正的参考位置。通过基于一个或多个跟踪器校准的数学模型的求解获得修正因子。因为这些模型是高度非线性的，所以必须使用通过迭代方法来求解非线性方程组的高级算法，一般地，算法不保证收敛，还隐含着更多的计算开销，并且一般需要更多数量的校准来实现可接受的结果。

本发明是一种确定太阳跟踪平台的跟踪误差的修正的方法，例如由结构变形、松动、安装误差等引起的跟踪误差。被认为恒定的仰角和方位角偏差通常在英语术语中称其为“offset”(偏移)，即仰角偏移和方位角偏移。贯穿本说明书，术语“偏差”或者“误差”的使用应被解释为具有与本发明技术领域中使用的英语术语“offset”(偏移)相同的含义。

本发明的方法使得能够，根据基于太阳星历计算的初始参考位置来生成修正参考位置，使得即使存在上述偏差，平台也具有合适的朝向。本发明建立了一种确定误差修正的方法。根据本发明的某些实施例，一旦建立新的修正参考位置，就得到基于混合控制策略的控制系统，其中不需要求解非线性数学模型来获得修正因子，从而能够实质上利用各种校准相对于开环控制提高性能。

发明内容

本发明是一种用于确定太阳跟踪器的平台的跟踪误差的修正的方法。

被确定修正的设备是一种太阳跟踪器，包括：

a)平台的结构支撑单元，布置在固定基座上，其中所述固定基座与z轴优选朝向天顶的第一正交坐标系(x，y，z)相关联；

理想情况下，优选考虑固定基座是与地面对应的表面，继而用于建立第一坐标系，也称为第一坐标系(x，y，z)。默认下，坐标系是笛卡尔坐标系并且正交归一。存在提供例如球面坐标的朝向值的装置。在这些情形中，可以理解，通过坐标的改变，可以在笛卡尔坐标系中表示相同向量。即使坐标系不正交归一，也同样如此：足以建立基的改变，以在正交归一系(x，y，z)中表示相同向量。为方便起见，尽管本发明不严格必须如此，可以使用坐标x和y对应于平行于地面的轴且坐标z朝向天顶的坐标系。此外，优选示例采用朝向南方对应于坐标x的轴以及朝向东方对应于坐标y的轴。

b)通过连接件连接结构单元的平台，连接件在其特定角度位置的朝向上相对于所述结构单元具有沿一个或多个旋转轴E_j，j＝1，2，...的一个或多个自由度γ_j，j＝1，2，...；