光伏发电自动跟踪系统集控方案分析与设计

所 谓 时 角 是 指 地 面上 任 意一 点 与地 心 连线
在赤 道 平 面 上投 影 与 当地 ｌ ２点 钟 的太 阳至 地 球 中 心连 线在 赤道 平 面上 投影 之 间的 夹角 。时角描 述 因
地球 自转 而 引起 的太 阳 与地球 相对 位 置的 变化 。
图 １ 地 平 坐 标 系
５ ９
一
年 中每 一天 不 同时刻 太 阳的位 置 。为 了确定 太 阳
（ ） 平坐 标 系 １地 地 平 坐标 系是 人 在 地 球 上 观 看 空 中 的 太 阳相
．
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・ 一 … ～ ～ ～
一
的位 置 。 们 引入地 平坐 标 系 。 我
对 地 平 面的位 置 ， 图 １ 如 所示 。
候 少 有 时 候 多 。考 虑 到 该 因素 得 到 的将 是 真 太 阳 时 。真 太 阳时 要 求每 天 的 中午 １ ２点 太 阳处在 头 顶
平面 投影 偏离 正南 方 向 的角度 。高度角 指 的是太 阳
光 线 和 它在 地 平 面上 投影 线 之 间 的夹 角 ， 它表 示 太 阳高 出水 平面 的角 度ｆ ３ １ 。 要 计 算 方位 角 与 高度 角 这 两个 参 数 ， 们 还 需 我 要 引 入赤 道坐 标 系。 （ ） 道坐 标 系 ２赤 赤 道 坐标 系是 人 在 地 球 以外 的宇 宙 空 间 里 看 太 阳相 对 于地 球 的位 置 ， 时 太 阳相 对 于地 球 的 位 这 置 是 相对 于赤 道平 面 而 言 ， 用赤 纬 角 和 时角 这 两 个 坐 标 表示 ， 图 ２所 示 。 如 所 谓 的赤 纬角 ６是 指太 阳 中心与 地球 中心 的连 线 ｆ 即太 阳光线 在 地球 表 面直 射点 与地 球 中心 的连 线１与此 连 线在 赤道 平 面上 的 投影 间 的夹 角称 为 太
是 常数 ， 某一 天 的赤 纬角 也是 定值 ， 同 时刻 的时 不
其 中 ： 一 年 中 的 日期 序 号 ， 元 旦 为 ： ＝ ， 分 ｎ为 如 ｎ ｌ春
角 ∞决定 了不 同时刻 太 阳的高 度角 和方位 角 。自动
效果几乎 没有什 么差 别 ．跟踪精 度 足够满 足 ＿ 程要 Ｔ
某 一 时 刻 太 阳 相 对 于 自动 跟 踪 系 统 的 地 理 坐 标 的相对 位置 用太 阳的方位 角 与高 度角来 表 示 。所 谓 的方 位 角 ， 的是 地平 面 上 正南 方 向线 与太 阳光 指 线 在 地 平 面上 投 影 间 的夹 角 ， 它表 示 太 阳光 线 的水
的 自转并 不 是 均 匀 的 ， 每天 并 不都 是 ２ ４小 时 ， 时 有
影 响 工 程 应 用 精 度 ［ ６ ３ 。
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８３ ｘ （０ ８ｎ ＝． ｓ ３× ４ ） ２ ５ｉ ６ ＋ ４ｎ ２
（ １ ）
在 公 式 （） 公 式 （） ， 于某 地 来 说 ， 度 ４和 ５中 对 纬
某 地 真太 阳 时 ＝ 京 时 间＋ ｎ （ 地 经 度 一 北 ４ｍｉｘ 某
１ ０ ） 真 太 阳时修 正 系数 ２ 。＋ ∞ （２ 真 太 阳时 ） １ 。 新 ＝ １一 ｘ ５ （ ） 阳位 置 的计算 ３太
（） ２ （） 源 ３
时角 ０ 的数值等 于离正午 的时 间（ ９ 小时） 以 ｌ。 乘 ５
【 ，一 － ’ ’ ／，一 －一 一７。 ．， 一 。 ， ・ ／ ‘ 赤道 面
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一
图 ２ 赤 遭 坐 标 系
为 ： ＝ １ ｎ ８。
时 角 的大 小 跟计 时有 关 ， 我们 Ｈ常 用 的计 时是 平太阳时 ， 即假 设 地 球 绕 太 阳是 标 准 的 圆形 ， 年 一
中每 天都 是均 匀 的 。 每天都 是 ２ ４小 时 。 果考 虑地 如 球 绕 太 阳运 行 的轨 道是 椭 圆 的 ， 地 球 相 对 于太 阳 则
最 高 。传 统 上确定 时 辰 ， 使用 真 太 阳时 ， 以要把 需 所 平 太 阳时调 整 为 真太 阳时 。我 们 用 的是 北 京 时 间 ，
北 京 时 间是 以西 安 的经 度定 的 ，而非 北 京 的 经度 。 地 理 经度 大 于东 经 １０ 贝 每 一经 度 加 ４ｍ ｎ ２ ｏ０ ｉ ，小 于 东 经 １０ 每度 则 减 ４ｍｉ 。 ２。 ｎ
阳赤纬 角ｆ 或称太 阳赤 纬）它 描述 地球 以一定 的倾 斜 。
度 绕太 阳公转 而引起 二者 相对 位置 的变化 。 年 中 ， 一 太 阳光线 在地 球表 面上 的垂 直 照射点 的 位置在 南 回
归线 、 赤道 和北 回归线 之问往 复 运动 ， 使该 直 射点 与
地 心连线 在赤 道面上 的夹 角也 随之 重复 变化 。 赤 纬 角 每 天 有 固 定 的 值 ，工 程 实 际 中 根 据 Ｃ ｏｅ ｏｐ ｒ国际通用 算法 近似 计算 得 到 ， 见公 式 （ ） １ ，不
跟 踪 控 制 系 统 根 据 上 述 的公 式 算 出 每一 时刻 的太
阳位 置后 。就 可 以发 出控 制 指 令 调 整 太 阳能 电池
能
～ｚ。 × ｍ＜ 一 ｚｃ ｚ
在 上 述 公 式 （）公 式 （ 、 式 （）的 计 算 基 础 １、 ２ 公 ） ３
上 ， 阳在地 平 坐 标 系 中位 置 可 以用 公式 （） 太 ４和公 式 ｆ） 计算 【 ５来 ９ ］ ： 太 阳高 度 角 Ｏ ： ／ ｓ ａ＝ ｉ￣・ ｎ ＋ ｏ￣・ｏ ＣＳ） ｉ ｓ ｎ ｎ ｓ ６ ｃｓ ｃ ・Ｏ（ ｉ ／ 式 中 ： 为 当地 纬度 。 太 阳方 位 角 ： （） ４