光伏支架自动调节系统的制作方法

专利检索2022-05-11  2



1.本发明涉及光伏板技术领域,特别涉及光伏支架自动调节系统。


背景技术:

2.传统固定式光伏支架由于安装角度固定,不能跟踪光照,未能最大化利用太阳能,同时随着技术的发展,出现了光伏跟踪支架。光伏跟踪支架主要是依靠光传感器或所在地理位置及时间对光伏板进行角度的调整,保证光伏组件能够跟着太阳角度变化而随之转动,增加太阳能板的受光面积,但是上述技术中单纯依靠光传感器的跟踪支架在会受到光传感器的精度限制,无法满足光伏支架的精确跟踪,同时基于地理位置及时间的跟踪支架,由于每个地区的太阳运行轨迹不同且不固定,需要在安装过程中进行重新编程及计算,耗时耗力,也无法达到最优的光伏组件向日角度,无法进行最大效率的发电,同时在上述的现有技术中,都是通过外界条件对光伏跟踪支架进行调整,无法直接通过光伏组件内部所转换的电信息进行直接调整。


技术实现要素:

3.为解决上述现有技术中所存在的光伏支架跟踪不准确,同时没有将光伏组件内部的电信息为基础进行自动调整等问题,本发明提供一种光伏支架自动调节系统,能够以光伏组件内部的电信息为自动控制基础,自动对太阳进行有效准确跟踪,有效提高发电效率。
4.为了实现上述技术效果,本发明提供了如下技术方案包括,定位模块,数据获取模块,处理模块,控制模块,测试支架,测试光伏板,调整模块;
5.所述定位模块,所述数据获取模块分别与所述处理模块连接;
6.所述处理模块,所述控制模块,所述测试支架依次连接;
7.所述测试光伏板固定在所述测试支架上;
8.所述定位模块固定在所述测试光伏板上;
9.所述数据获取模块与所述测试光伏板连接;
10.所述调整模块与所述控制模块连接;
11.所述测试支架用于搭载测试光伏板;
12.所述测试光伏板用于通过接收太阳能进行发电,生成电流数据;
13.所述定位模块用于获取测试光伏板的位置信息;
14.所述数据获取模块用于获取测试光伏板的电流数据;
15.所述处理模块基于所述位置信息,生成初调整指令,基于所述初调整指令生成扰动指令,基于所述扰动指令,获取扰动角度,对不同扰动角度下的电流数据进行处理,获取电流数据波形图,通过深度学习模型对所述电流数据波形图进行处理,基于处理结果,获取最优角度,基于所述最优角度,生成最终调整指令;
16.所述控制模块基于所述初调整指令对测试支架进行初调整,在初调整后,基于所述扰动指令对所述测试支架进行扰动调整,在扰动调整后,基于所述最终调整指令对所述
测试支架进行最终调整;
17.所述调整模块基于最终调整指令对光伏支架进行自动调节。
18.可选的,所述定位模块采用gps定位器,所述gps定位器用于获取位置信息,其中,位置信息包括所在半球信息及经纬度信息。
19.可选的,所述处理模块包括初处理模块,扰动处理模块,最终处理模块;
20.所述初处理模块,所述扰动处理模块,所述最终处理模块依次连接;
21.所述初处理模块,所述扰动处理模块,所述最终处理模块分别与控制模块连接;
22.所述初处理模块基于所述位置信息,计算太阳角度,并基于所述太阳角度,生成初调整指令;
23.所述扰动处理模块基于所述初调整指令,生成所述扰动指令,基于所述扰动指令,获取扰动角度,并对不同扰动角度下的电流数据进行处理,获取电流数据波形图;
24.所述最终处理模块用于通过深度学习模型对电流数据波形图进行处理,获取最大电流数据,根据最大电流数据,获取最优角度,基于最优角度,生成最终调整指令,其中,所述最优角度为最大电流数据下的扰动角度。
25.可选的,所述控制模块包括初控制模块,扰动控制模块,最终控制模块;
26.所述初控制模块,所述扰动控制模块,所述最终控制模块依次连接;
27.所述初控制模块与初处理模块连接;所述扰动控制模块与扰动处理模块连接;所述最终控制模块与最终处理模块连接;
28.所述初控制模块基于初调整指令对测试支架进行初调整,并在初调整完成后,生成初调整完成指令;
29.所述扰动控制模块用于获取初调整完成指令,基于初调整完成指令及扰动指令对测试支架进行扰动调整,生成扰动调整完成指令;
30.所述最终控制模块用于获取扰动调整完成指令,基于扰动调整完成指令及最终调整指令对测试支架进行最终调整。
31.可选的,所述最终处理模块中的深度学习模型采用梯度提升算法模型,其中,所述梯度提升算法模型用于对所述电流数据波形图进行处理,获取最大电流数据。
32.可选的,还包括光传感模块,光处理模块;
33.所述光传感模块与光处理模块连接;
34.所述光处理模块分别与所述扰动处理模块,所述最终处理模块连接;
35.所述光传感模块用于获取光照信息;
36.所述光处理模块基于光照信息,获取不同扰动角度下的光照信息,并基于不同扰动角度下的光照信息,对最优角度进行调整。
37.可选的,还包括时间模块及存储模块;
38.所述时间模块与所述存储模块连接;
39.所述时间模块与所述控制模块连接;
40.所述时间模块用于获取时间数据,并将时间数据与最终调整指令进行整合,并将整合后的数据传输到存储模块;
41.所述存储模块用于存储整合后的数据。
42.可选的,还包括管理模块;
43.所述管理模块分别与存储模块,调整模块连接;
44.所述管理模块用于查看整合后的数据,所述管理模块还用于输入管理指令传输给调整模块,其中,管理指令用于通过调整模块对光伏支架进行自动调节;
45.所述管理指令优先级大于最终调整指令。
46.本发明具有如下技术效果:
47.本发明以测试光伏板为基础,通过定位模块获取位置信息,将位置信息输入给处理模块生成初调整指令,控制模块根据初调整指令对测试支架进行初调整;然后处理模块生成扰动指令,控制模块根据扰动指令对测试支架进行扰动调整,在扰动过程中,通过数据获取模块获取电流数据,处理模块将不同扰动角度下的电流数据转换为电流数据波形图,并通过深度学习模型对电流数据波形图进行处理,来选取最优角度,使测试光伏板能够生成最大发电电流,并输出最终调整指令,通过控制模块将最终调整指令输出给调整模块,通过调整模块对所有的可调节光伏支架进行调整,本发明通过上述方案对光伏支架进行调整,能够以电流数据为基础,对光伏支架进行调整,使光伏组件能够对太阳进行追踪,有效提高了发电效率,同时本发明获取定位信息后,处理模块可以直接根据位置信息进行粗略调整,之后处理模块通过电流数据进行微调,不需要人为进行干涉,自动化智能化的对光伏支架进行指令的输出,具有较强的实用性。
附图说明
48.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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明实施例提供的系统示意图。
具体实施方式
50.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。
51.为了解决在现有技术中存在光伏支架跟踪不准确,同时没有将光伏组件内部的电信息为基础进行自动调整等问题,本发明提供了如下方案:
52.如图1所述,本发明提供了一种光伏支架自动调节系统,包括:
53.定位模块,数据获取模块,处理模块,控制模块,测试支架,测试光伏板,调整模块;
54.定位模块,数据获取模块分别与处理模块连接;处理模块,控制模块,测试支架依次连接;测试光伏板固定在测试支架上;定位模块固定在测试光伏板上;数据获取模块与测试光伏板连接;调整模块与控制模块连接;
55.本发明将以测试支架及测试光伏板为检测对象,通过对于单个小型的光伏板来进行测试,生成控制整体光伏支架的控制指令,本发明中测试之间与自动调节的光伏支架为相同的支架,同时本发明测试光伏板为小型光伏组件,其与光伏组件属于同一类别光伏组
件,减小支架自动调节的误差。
56.定位模块用于获取测试光伏板的位置信息;定位模块采用gps定位器,gps定位器用于获取位置信息,其中,位置信息包括所在半球信息及经纬度信息,定位模块安装在测试光伏板上,测试光伏板需要和所需要调整的光伏板设立在同一区域,保证测试区域内的位置准确。
57.数据获取模块用于获取测试光伏板的电流数据;数据获取模块采用电流传感器,电流传感器安装在测试光伏板生成电流器件内,直接有效的对电流数据进行采集。
58.处理模块基于位置信息,生成初调整指令,基于初调整指令生成扰动指令,基于扰动指令,获取扰动角度,对不同扰动角度下的电流数据进行处理,获取电流数据波形图,通过深度学习模型对电流数据波形图进行处理,基于处理结果,获取最优角度,基于最优角度,生成最终调整指令;
59.处理模块包括初处理模块,扰动处理模块,最终处理模块;初处理模块,扰动处理模块,最终处理模块依次连接;初处理模块,扰动处理模块,最终处理模块分别与控制模块连接;
60.初处理模块基于位置信息,计算太阳角度,并基于太阳角度,生成初调整指令;
61.初处理模块根据所在半球信息及经纬度信息,获取当前位置信息的太阳运行轨迹,获取方式可以通过云数据库或者先前存储的相关数据进行获取,对太阳运行轨迹进行计算,计算太阳对于地面的入射角度,可选取正午时间的入射角度作为太阳角度,通过太阳角度计算太阳光直射光伏板的情况下光伏板与垂直面及水平面的角度即光伏板角度,根据光伏板角度生成初调整指令,控制测试支架将测试光伏板设置为上述角度及初调整角度。为了减小计算量及额外设备的增加,可以在太阳入射角的计算过程中不进行时间信息的计算。
62.扰动处理模块基于初调整指令,生成扰动指令,基于扰动指令,获取扰动角度,并对不同扰动角度下的电流数据进行处理,获取电流数据波形图;
63.扰动处理模块接收初调整指令,初调整指令中包含有对于初调整角度信息,围绕初调整角度信息,设定一定的扰动范围,如扰动30
°
,生成扰动指令,根据扰动指令,通过控制模块控制测试光伏板进行全方位30
°
的扰动旋转,扰动处理模块记录扰动旋转过程中的测光伏板与垂直面及水平面的角度即扰动角度,在记录过程中同时获取电流数据,将电流数据与光伏板角度进行一一对应,以扰动角度为横坐标将电流数据为竖坐标,构建电流数据波形图。
64.最终处理模块用于通过深度学习模型对电流数据波形图进行处理,获取最大电流数据,根据最大电流数据,获取最优角度,基于最优角度,生成最终调整指令,其中,最优角度为最大电流数据下的扰动角度。最终处理模块中的深度学习模型采用梯度提升算法模型,其中,梯度提升算法模型用于对电流数据波形图进行处理,获取最大电流数据。最终处理模块用梯度提升算法对电流数据波形图进行处理,以扰动角度为变量,电流数据为输出结果,预测电流数据最大值,并将电流数据最大值进行输出,输出电流数据最大值时,同时记录输出电流数据最大值下的扰动角度即最优角度,基于最优角度生成最终调整指令,将最终调整指令输入给调整模块来自动调整光伏支架。对于梯度提升算法,可以选取相同地理位置及一年中相同时间的其他电流波形图进行训练,训练时间越长,训练集越多,对于梯
度提升算法的使用效果越好。
65.所述控制模块基于所述初调整指令对测试支架进行初调整,在初调整后,基于所述扰动指令对所述测试支架进行扰动调整,在扰动调整后,基于所述最终调整指令对所述测试支架进行最终调整;
66.所述控制模块包括初控制模块,扰动控制模块,最终控制模块;
67.所述初控制模块,所述扰动控制模块,所述最终控制模块依次连接;所述初控制模块与初处理模块连接;所述扰动控制模块与扰动处理模块连接;所述最终控制模块与最终处理模块连接;
68.所述初控制模块基于初调整指令对测试支架进行初调整,并在初调整完成后,生成初调整完成指令;在初次调整后,生成初调整完成指令给扰动控制模块,防止初次调整未完成进行扰动调整,进而导致扰动角度选取的不准确。
69.所述扰动控制模块用于获取初调整完成指令,基于初调整完成指令及扰动指令对测试支架进行扰动调整,生成扰动调整完成指令;扰动调整完成指令用于在扰动调整完成后,进行下一步的调整。
70.所述最终控制模块用于获取扰动调整完成指令,基于扰动调整完成指令及最终调整指令对测试支架进行最终调整。最终调整后,可选的,以最终调整结果为基础,直接进行扰动调整,不需要额外进行位置信息的初调整。上述可以过程可以不隔时间直接进行,同时也可以隔一小段时间进行调整。
71.所述测试支架用于搭载测试光伏板;测试支架与光伏支架为相同支架,上述支架可以通过控制芯片进行角度的调节。
72.所述测试光伏板用于通过接收太阳能进行发电,生成电流数据;测试光伏板与需要控制光伏支架上搭载的光伏组件为同一光伏设备,能够有效模拟光伏组件的发电效率,减小一定的误差。
73.所述调整模块基于最终调整指令对光伏支架进行自动调节。调整模块之外的模块都是为了对光伏支架调节情况进行模拟,将模拟结果传输给调整模块中,根据最终调整指令通过调整模块对于光伏支架进行自动调节。
74.本发明还包括光传感模块,光处理模块;所述光传感模块与光处理模块连接;所述光处理模块分别与所述扰动处理模块,所述最终处理模块连接;所述光传感模块用于获取光照信息;所述光处理模块基于光照信息,获取不同扰动角度下的光照信息,并基于不同扰动角度下的光照信息,对最优角度进行调整。光传感模块采用全方位高进度光照传感器,对光信息进行采集,光处理模块通过太阳光的光照信息,处理得到太阳的入射角度,通过太阳的入射角度计算测试光伏板角度,光处理模块获取的测试光伏板角度和最优角度进行比对,当角度相同时选取最优角度作为最优角度,当角度不同时,将测试光伏板角度与最优角度一定的比例混合,比如测试光伏板角度的百分之三十与最优角度百分之七十进行加法计算,将获取的最终角度作为最优角度生成最终传输指令。本发明还设有报警模块采用蜂鸣器或声光报警器,当测试光伏板角度与最优角度之间超出一定阈值时不进行选取,触发报警模块,通知相关人员进行查看及检修。
75.本发明还包括时间模块及存储模块;所述时间模块与所述存储模块连接;所述时间模块与所述控制模块连接;所述时间模块用于获取时间数据,并将时间数据与最终调整
指令进行整合,并将整合后的数据传输到存储模块;所述存储模块用于存储整合后的数据。整合后的数据可以作为梯度提升算法模型的训练集,同时还可以作为相关人员的监视依据及研究数据。
76.本发明还包括管理模块;所述管理模块分别与存储模块,控制模块连接;所述管理模块用于查看整合后的数据,所述管理模块还用于输入管理指令传输给控制模块,其中,管理指令用于通过控制模块对测试支架进行调整;所述管理指令优先级大于初调整指令,扰动指令,最终调整指令中任一指令。管理指令输入相关人员直接输入指令,此输入指令直接对控制模块进行控制,且优先级大于其他模块内的指令,控制模块接收此指令后直接中断其他指令,并直接执行该指令。
77.本发明通过定位模块获取测试光伏板的位置信息;处理模块基于位置信息生成初调整指令对测试光伏支架进行初调整,初调整之后,数据获取模块获取测试光伏板的电流数据;处理模块生成扰动指令,基于所述扰动指令,通过控制模块进行控制测试支架进行扰动调整,在扰动调整过程中,处理模块获取扰动角度,对不同扰动角度下的电流数据进行处理,获取电流数据波形图,并通过深度学习模型对所述电流数据波形图进行处理,基于处理结果,获取最优角度,基于所述最优角度,生成最终调整指令;控制模块基于所述最终调整指令对所述测试支架进行最终调整,通过上述模块对于测试光伏板进行模拟测试,获取最终调整指令,然后通过控制模块将最终调整指令传输给调整模块对光伏支架进行自动调节,完成对于光伏支架的自动调节。
78.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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