在光伏太陽能發(fā)電應(yīng)用中使用雙軸同步電機(jī)光伏跟蹤系統(tǒng)，驅(qū)動光伏支架不斷調(diào)整太陽能電池板的位置，令太陽能電池板時刻保持最佳的角度接受太陽光照射，進(jìn)而能夠提高發(fā)電量25%～50%，早已經(jīng)成為業(yè)界的共識。

但在大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，我國市場上仍然是進(jìn)口跟蹤系統(tǒng)（如西班牙AFFIRMA公司的APOLO系統(tǒng)）占據(jù)了主要市場。國內(nèi)一些廠家也推出了自己的跟蹤系統(tǒng)，但也大都是基于PLC或者專用控制器配合傳統(tǒng)脈沖伺服或者驅(qū)動器或者步進(jìn)驅(qū)動的產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，造價(jià)也較高。

本方案介紹的MOTEC光伏智能雙軸跟蹤系統(tǒng)是MOTEC（中國）營銷中心在其步進(jìn)平臺上開發(fā)出的一種新型智能型光伏雙軸跟蹤系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，造價(jià)低廉，分步式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，容易擴(kuò)展和管理等顯著優(yōu)點(diǎn)。隨著光伏跟蹤系統(tǒng)市場的不斷擴(kuò)大和競爭的加劇，該產(chǎn)品的優(yōu)勢將在市場競爭中逐步凸顯。另有高精度的智能伺服雙軸跟蹤方案供選擇。

光伏雙軸跟蹤系統(tǒng)主要的工作是根據(jù)一天不同時刻太陽位置的變化，計(jì)算出光伏實(shí)時架在不同時刻的實(shí)時最佳角度，進(jìn)而通過驅(qū)動控制水平旋轉(zhuǎn)和俯仰角度的兩個步進(jìn)電機(jī)，來控制和調(diào)整光伏支架的角度。

各部分的主要功能如下：

1、實(shí)時角度計(jì)算模塊主要用于計(jì)算出當(dāng)前最佳的水平旋轉(zhuǎn)角度和俯仰角度。目前采用的方法主要有主動跟蹤、光控以及兩者相結(jié)合三種模式。主動跟蹤是基于當(dāng)前的時間和GPS坐標(biāo)，通過天文學(xué)方法計(jì)算出太陽的當(dāng)前位置，進(jìn)而計(jì)算出兩軸的最佳角度，這種方法適合于各種天氣以及無人值守的場合，適應(yīng)性強(qiáng)；光控方法則是根據(jù)傳感器提供的實(shí)時太陽光照數(shù)據(jù)，計(jì)算兩軸的最佳工作角度，這種方法更加直接，可靠性強(qiáng)；第三種方法則是將上述兩種方法進(jìn)行綜合運(yùn)用。目前，這部分工作大部分是由專用控制器或者PLC來完成。

2、運(yùn)動控制控制模塊則根據(jù)實(shí)時角度計(jì)算模塊提供的目標(biāo)角度值，對兩軸的轉(zhuǎn)動進(jìn)行運(yùn)動規(guī)劃，包括啟動過程、停止過程、位置控制，并發(fā)送命令（傳統(tǒng)上是脈沖信號）到步進(jìn)驅(qū)動器。這部分工作一般也由專用的運(yùn)動控制器或者PLC來完成。

3、I/O模塊用于處理相關(guān)的一些輸入出處，主要的輸入有風(fēng)速傳感器，提供實(shí)時的風(fēng)速信號給跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)惡劣天氣時應(yīng)將光伏支架快速放平，確保安全；在要求較高的場合，可以給光伏支架安裝上角度傳感器，將光伏支架的實(shí)際角度反饋到控制器，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；在需要光控跟蹤的場合，比如在移動的車輛上等，可以通過I/O模塊，輸入光控傳感器信號，引導(dǎo)光伏支架根據(jù)實(shí)現(xiàn)的相對位置實(shí)現(xiàn)實(shí)時跟蹤。

4、驅(qū)動模塊（一般也叫放大器或者驅(qū)動器）則接收運(yùn)動控制模塊發(fā)來的指令，進(jìn)而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定的角度，帶動太陽能電池板到達(dá)最佳的角度。這部分工作主要由步進(jìn)電機(jī)配套的步進(jìn)驅(qū)動器完成。

5、步進(jìn)電機(jī)是最終執(zhí)行轉(zhuǎn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它受驅(qū)動器的控制旋轉(zhuǎn)一定的角度，往往通過減速裝置連接到光伏支架機(jī)械部分的兩個旋轉(zhuǎn)軸，帶動光伏支架完成水平和俯仰角度的調(diào)整，達(dá)到追蹤太陽的目的。為了方便使用和盡量降低能耗，用于光伏支架的步進(jìn)電機(jī)往往功率較小（一般為10到50W），并盡量采用直流供電，以便就地取材利用太陽能電池板提供的電力，亦可采用市電系統(tǒng)供電。

MOTEC智能雙軸步進(jìn)光伏跟蹤系統(tǒng)上述傳統(tǒng)雙軸光伏跟蹤系統(tǒng)的不同之處在于它將上述實(shí)時角度計(jì)算模塊，運(yùn)動控制模塊，步進(jìn)驅(qū)動模塊集成到一起，并增加了現(xiàn)場總線接口，形成一個結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善，維護(hù)方便，造價(jià)低廉的系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)雙軸光伏跟蹤系統(tǒng)，具有明顯的優(yōu)勢。

MOTEC智能雙軸光伏跟蹤系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)雙軸光伏跟蹤系統(tǒng)的主要優(yōu)勢如下：

1、高度集成了角度計(jì)算模塊，運(yùn)動控制模塊，I/O模塊和兩個步進(jìn)驅(qū)動模塊，節(jié)約大量現(xiàn)場電纜，故障點(diǎn)和接線工作量也相應(yīng)大大減少，可靠性顯著提高，維護(hù)工作量小；

2、系統(tǒng)響應(yīng)速度因?yàn)橐惑w化的結(jié)構(gòu)而大大提高；

3、集成化的結(jié)構(gòu)帶來用電量的顯著降低；

4、造價(jià)比傳統(tǒng)雙軸軸光伏跟蹤系統(tǒng)降低30%以上；

5、內(nèi)置I/O模塊，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和功能擴(kuò)充；

除此之外，MOTEC智能雙軸光伏跟蹤系統(tǒng)的另外一個重要特點(diǎn)是它是一個分布式網(wǎng)絡(luò)化的控制器，當(dāng)前每組最多可以連接31個光伏支架，新產(chǎn)品最多可連接55個支架，并能夠通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時向中央控制室傳送光伏支架各個軸的實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并能夠通過中央控制計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)分布式集散化的管理。