Системы трекинга

Классификация систем управления

Основными классифицирующими признаками систем управления привода­ми являются:

• способ управления движением;
• тип сигналов в управляющем устройстве;
• количество совместно управляемых приводов;
• характер участия в управлении оператора;
• тип программоносителей; способ программирования.

Для таких систем характерны все признаки, распространяемые на классиче­ские системы приводов. На рисунке 1 показан пример построения системы ориен­тации солнечной батареи с использованием программируемого механического привода от водяных часов.

Рисунок 1 - Система изменения угла наклона с применением водяных часов.

По способу управления движением системы подразделяются: - управления по программе;

• по функции состояния внешней среды (адаптивные);
• комбинированные, в которых используются оба способа.

По ориентации осей вращения приемников солнечной радиации [1]:

• HSAT - Horizontal single axis tracker (трекер с горизонтально ориентирован­ной осью).
• WHSAT - Wall Horizontal single axis tracker (настенный трекер с гори­зонтально ориентированной осью).
• VSAT - Vertical single axis tracker (трекер с вертикальной осью вращения).
• TSAT - Tilted single axis tracker (трекер с одной наклонной осью вращения).
• PASAT - Polar aligned single axis tracker (трекер с полярно ориентированной осью вращения).
• DAT - Dual axis tracker (трекер с двумя осями вращения).
• TTDAT - Tip-tilt dual axis tracker (трекеры с двумя наклонными осями вра­щения ).
• AADAT - Azimuth-altitude dual axis tracker (трекеры с двумя, азимутальной и вертикальной, осями вращения ).

Трекеры с горизонтально ориентированной осью вращения - Horizontal single axis tracker (HSAT) обычно располагаются в экваториальных зонах и ориен­тированы осью вращения вдоль направления север-юг. Поворотом вокруг оси от­слеживается суточное смещение Солнца по небосводу.

Настенные трекеры с горизонтально ориентированной осью вращения - Wall Horizontal single axis tracker (WHSAT) обычно располагается на более осве­щаемой стороне здания, в северном полушарии с южной, в южном — с северной и призван отслеживать сезонное изменение положения Солнца. Суточное положе­ние остается не отслеживаемым.

Трекеры с вертикальной осью вращения — Vertical single axis tracker(VSAT) обычно устанавливаются в высоких широтах и полярных областях. В силу своей вертикальной ориентации данные трекеры эффективно отслеживают суточное из­менение положения светила. Сезонное изменение положения остается не отсле-

женным. Особенно эффективны такие трекеры работают в областях за полярным кругом, где Солнце не поднимается высоко над горизонтом.

Трекеры с одной наклонной осью вращения — Tilted single axis tracke(TSAT) являются компромиссом между вертикальной и горизонтальной осями. На таких трекерах изготавливается система, ориентированная по направлению среднего максимально яркого положения Солнца на небосводе. Это актуально при постоян­ном облачном затенении какой-либо части неба или наличии препятствия прохо­ждению света перед панелями преобразователей. Так же этот подход актуален при построении полей трекеров на плотно застроенной площади и затенении од­ной панели солнечной батареи другой.

Трекеры с полярно ориентированной осью вращения — Polar aligned single axis trackers (PASAT) являются частным случаем наклонной оси вращения и стан­дартным решением при построении астрономических систем компенсирующих вращение Земли. Это так называемая мировая ось, проходящая параллельно оси вращения планеты из точки наблюдателя. Наклон такой оси по отношению к гори­зонту в месте установки равен широте места, где находится наблюдатель.

Трекеры с двумя осями вращения — Dual axis trackers (DAT) являются са­мыми продуктивными в работе с Солнечными преобразователями так как позволя­ют постоянно держать перпендикулярное направление к потоку лучей. Имея две степени свободы они способны точно следить за текущем положениям светила. Обычно одна ось является главной, вторая второстепенной. Основной считается ось, которая находится на опорной поверхности или связана с фундаментом опо­ры. Второстепенная ось крепится непосредственно к панелям фотопреобразова­телей. Трекеры с двумя осями имеют более стабильные показатели по вырабаты­ваемой мощности в течении суток по отношению к одноосевым. Застройка пло­щадей двухосевыми трекерами является не плотной, чтобы исключить затенение панелей друг другом.

Трекеры с двумя наклонными осями вращения -Tip—tilt dual axis tracker (TTDAT) Такие трекеры не привязаны точно к местоположению и какому-либо направлению. Они могут работать адаптивно, отслеживая положение светила в данный момент времени. Как правило эти системы аналоговые, для которых не имеет большого различия углы скрещивания двух осей между собой и углы уста­новки относительно горизонта. Аналоговый сигнал оптимизируется по минимуму или максимуму каждой осью в отдельности без привязки к внешним факторам.

Трекеры с двумя, азимутальной и вертикальной, осями вращения — Azimuth-altitude dual axis tracker (AADAT) имеют привязку к месту установки по положению на север и вертикали. Такое положение позволяет вести наблюдение за светилом в полярных координатах, а так же по внешним командам менять свою ориентацию в координатной сетке. Такие системы, как правило, имеют цифровое управление, что позволяет согласовано управлять большими полями преобразова­телей.

На рисунках ниже приведены примеры установки электростанций в разных климатических зонах.

Рисунок 2 - Солнечная электростанция тропической зоны.

Рисунок 3 - Солнечная электростанция в субтропической зоне.

Рисунок 5 - Солнечная электростанция умеренной климатической зоны.

Большинству приводов позиционирования достаточно иметь сравнительно не высокую точность наведения на источник излучения (+/- 12 градусов дуги), что достаточно для поддержания выходной мощности в диапазоне не ниже 5% от но­минальной. Такие приводы, как правило, имеют фиксированную скорость движе­ния. И после захода Солнца за горизонт меняют направление движения следуя обратно к точке восхода.