一种利用双轴跟踪器模拟实现平单轴跟踪器跟踪的方法

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种利用双轴跟踪器模拟实现平单轴跟踪器跟踪的方法。

背景技术

平单轴跟踪器和双轴跟踪器最大的区别在于转动轴向的不同，前者只能朝着一个方向驱动，而后者可以朝着两个维度驱动。但是在成本有严格要求，纬度较低的情况下，平单轴跟踪器确是不二之选。

很多时候，要想得到一个地区的辐照发电量的情况，可采用双轴跟踪器得到最初的数据，若之后我们又想要得到单轴发电的数据，那么就必须再重新安装单轴跟踪器，这样又需要经过定做、运输、安装、调试，最后才能进入实验得到想要的数据。而最关键的是太阳能发电对比实验不能有太大的时间跨度，两台同功率的发电机在不同季节进行发电对比都是不同的，因为温度、辐照强弱、日照时间这些都与实验时间紧密相关。而且现有场地本来有做实验的双轴跟踪器，若再安装平单轴跟踪器的实验场地，则既浪费了时间又浪费了安装费用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效避免重新安装的费用和时间浪费的利用双轴跟踪器模拟实现平单轴跟踪器跟踪的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用双轴跟踪器模拟实现平单轴跟踪器跟踪的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：方位角同步，固定双轴跟踪器的方位角，分为两个角度，正东方为-90°，正西方为90°，正南为0°，双轴跟踪器的系统程序读取GPS的时间和经纬度，然后计算出当地时间T_local，再判断如果T_local＜12，则将双轴跟踪器的方位角调整到-90°正东，如果T_local≥12，则将双轴跟踪器的方位角调整到90°正西，使双轴跟踪器的太阳能帆板法线在全天的指向与平单轴跟踪器同步；

第二步：高度角同步，将平单轴跟踪器的驱动角度，即平单轴跟踪器的太阳能帆板与水平面的夹角传递给双轴跟踪器的高度角，其中，平单轴跟踪器的太阳能帆板的法线向东，驱动角度为负，其法线向西，驱动角度为正，正午时刻驱动角度为0；当平单轴跟踪器的太阳能帆板在水平位置时，对于平单轴跟踪器来说跟踪角度为0度，而对于双轴跟踪器来说高度角为90度，当平单轴跟踪器的太阳能帆板垂直于水平面时，对于平单轴跟踪器来说此时的跟踪角度为+90度或者-90度，而对于双轴跟踪器来说这时的高度角度为0度；

假设H为双轴跟踪器的高度角，G为平单轴跟踪器的跟踪角度，那么H=90-G，双轴跟踪器的高度角只能在0～90度之间变化，故H=90-|G|，最终，对于双轴跟踪器（-90°，H）代表平单轴跟踪器上午的跟踪，而（+90°，H）代表平单轴跟踪器下午的跟踪；

第三步：回位，按照双轴跟踪器的回位校正方法进行回位，回位条件和早上的起始跟踪角度均按照双轴跟踪器触发，一旦开始跟踪计算时，就按照上述步骤实现双轴跟踪器模拟平单轴跟踪器的跟踪。

本发明通过解决双轴跟踪器和平单轴跟踪器的方位角同步和高度角同步，从而实现了双轴跟踪器模拟平单轴跟踪器的跟踪动作，避免了重新安装的费用和时间浪费的，节省了成本、时间及占地面积。

附图说明

图1是平单轴跟踪器时角驱动图。

图2是平单轴跟踪器跟踪过程图。

图3是平单轴跟踪器与双轴跟踪器方位对比图。

图4是双轴跟踪器12点正方位角从正东转向正西示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：一种利用双轴跟踪器模拟实现平单轴跟踪器跟踪的方法，首先了解平单轴跟踪器的跟踪方法：平单轴跟踪器利用天体坐标系中的时角来指导跟踪器转动。上午，平单轴朝向正东方；下午，平单轴朝向正西方。转动角度则根据时角的大小来指导驱动。如图1所示，图中的55°即是表示时角（地方时），跟踪器在对应时间驱动到该时间对应的角度即可。跟踪器起始位置在正东方，对应着地方时6点的位置；终点在正西方，对应着地方时18点的位置；正午为地方时12点整。其跟踪过程如图2所示，本方法的模拟核心思想就是利用双轴跟踪器实现以上两个过程。其理论依据为：第一，双轴和平单轴都是基于天球坐标系，其系统中的时角量度是一致的；第二，双轴跟踪器在机械设备允许的条件下是可以指向任意天体位置的，所以平单轴的转动可以看成是双轴两个维度转动的配合结果。

本发明所述的方法具体包括以下步骤：

第一步：方位角同步。由于平单轴跟踪器太阳能帆板的转动方向与转动轴垂直，如图2所示，因此平单轴跟踪器太阳能帆板的法线指向只有正东和正西两个方向，并且在正午时分有阶跃变化。但是双轴跟踪器太阳能帆板的转动方向有两个，即太阳能帆板与立柱的夹角在变化，同时太阳能帆板平面的法线方向也在变化。

因此，首先固定双轴跟踪器的方位角，分为两个角度，正东方为-90°，正西方为90°，正南为0°，双轴跟踪器的系统程序读取GPS的时间和经纬度，然后计算出当地时间T_local，再判断如果T_local＜12，则将双轴跟踪器的方位角调整到-90°正东，如果T_local≥12，则将双轴跟踪器的方位角调整到90°正西，使双轴跟踪器的太阳能帆板法线在全天的指向与平单轴跟踪器同步。

第二步：高度角同步。将平单轴跟踪器的驱动角度，即平单轴跟踪器的太阳能帆板与水平面的夹角传递给双轴跟踪器的高度角，如图3所示，根据平单轴的定义，平单轴跟踪器的太阳能帆板的法线向东，驱动角度为负，其法线向西，驱动角度为正，正午时刻驱动角度为0；当平单轴跟踪器的太阳能帆板在水平位置时，对于平单轴跟踪器来说跟踪角度为0度，而对于双轴跟踪器来说高度角为90度，当平单轴跟踪器的太阳能帆板垂直于水平面时，对于平单轴跟踪器来说此时的跟踪角度为+90度或者-90度，而对于双轴跟踪器来说这时的高度角度为0度，因此双轴跟踪器的高度角比平单轴跟踪器的跟踪角度滞后90度，那么这一映射关系就有了。

假设H为双轴跟踪器的高度角，G为平单轴跟踪器的跟踪角度，那么H=90-G，双轴跟踪器的高度角只能在0～90度之间变化，故这一映射关系变为H=90-|G|。双轴高度角不可反转在这里感觉是一种缺陷，视乎无法模拟平单轴，但是在第一步的时候因为有方位180度的反转，因此，最终对于双轴跟踪器（-90°，H）代表平单轴跟踪器上午的跟踪，而（+90°，H）代表平单轴跟踪器下午的跟踪，如图4所示。

第三步：回位。由于单轴的传感器和双轴的不同，因此回位时，按照双轴跟踪器的回位校正方法进行回位，回位条件和早上的起始跟踪角度均按照双轴跟踪器触发，一旦开始跟踪计算时，就按照上述步骤实现双轴跟踪器模拟平单轴跟踪器的跟踪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。