摘要：目前，计算机信息技术以及电子技术发展日趋成熟，嵌入式技术作为计算机技术和电子技术融合的新型产物，也逐渐被人们开发并应用至各行各业。嵌入式技术的引进能够有效地提升光伏发电控制系统运行的可靠性和稳定性，因此需要进一步实现嵌入式技术在光伏发电控制系统中的应用。本文针对嵌入式技术在光伏发电控制系统中的应用开展分析。
关键词：嵌入式技术；光伏发电；控制系统
引言
光伏发电控制系统是一种将太阳能转化为电力的节能环保控制系统。在问题论文中，嵌入式技术已集成到光伏发电控制系统中，实现了光伏阵列的最大功率跟踪控制，使系统具有可定制的跟踪功能，提高了能源光伏发电控制系统的转换效率，进一步优化了光伏发电控制系统的工作性能。
1嵌入式系统概况
嵌入式系统的组件包括软件层、硬件层、中间层以及执行机构，这些机构的功能各不相同，在整个嵌入式系统中发挥着重要和不可替代的作用。其中，硬件层主要由内置处理器、存储系统、通用设备接口等组成，微处理器运行，改进回路设备或相关电源，从而创建内置核心的管理模式。系统可以应用与处理有关的应用程序，并将这些应用程序保存到rom中。在使用该系统的过程中，必须卸载适当的系统软件和基本硬件，以免系统硬件程序与驱动程序相关联。软件级别，包括多任务操作系统、文件系统和图形用户界面以及通用组件模块。系统实施后，尽快完成实施过程，包括嵌入式代码、目标代码等。这意味着该程序是用户操作的基本工具，而RTOS中的企业用户生成过程将会完成。典型的功能级别包括基于RTOS技术的开发应用程序，其主要目的是控制可疑对象，使用户操作更加方便和有效，同时保持人机界面。对于可执行设备，配置允许执行和监控系统的命令，在执行过程中必须对相关任务或操作设备进行科学管理。执行机构的使用范围不同，其具体设备也不同，因此需要根据具体的使用情况以及系统的实际要求，合理选择最好的设备和执行机构。
2光伏发电与太阳能跟踪技术的基本原理
2.1光伏发电的基本原理
光伏发电系统是依据光生伏特效应将太阳能转换成电能的一个发电系统，其工作原理是太阳光照射在半导体上，会使半导体PN结上的杂质产生自由电子，形成光生电场，产生电流，从而达到发电的目的。光伏发电系统主要由光伏阵列、控制器及应用系统三部分结构组成。光伏阵列是由半导体材料制成的性能一致或相近的太阳能电池串并联构成的，具有单向导电的性能。太阳光照射在光伏阵列上，光伏阵列通过吸收大量的太阳能产生电流，从而为系统提供电源。光伏阵列主要是由硅制成的半导体，因此其温度特性以及伏安特性不稳定，会呈现出非线性的情况。光伏阵列的转化率是光伏发电系统的一个重要参数，它的质量与成本将直接决定整个系统的质量和成本，所以光伏发电系统的光电转换效率取决于光伏阵列的转化率。
2.2太阳跟踪技术的基本原理
在太阳光照强度和温度保持恒定的情况下，不同工作状态下的光伏阵列输出的电流大小不同。这是由于太阳按一定的规律相对地球运动使得太阳光照射在光伏阵列上的距离发生改变，影响了光伏阵列吸收太阳能的效率，从而使得太阳能的转化效率发生改变。为了提高光伏发电系统的工作效率，需要找到光伏阵列输出功率达到最大值时的工作点，然后根据太阳的运动轨迹以及环境温度等条件的改变调整光伏阵列的工作状态，使得光伏阵列始终处于最大输出功率工作点。人们为了寻找光伏阵列的最大输出功率工作点研究出了太阳跟踪技术，根据太阳每天的运动规律对太阳进行实时跟踪，通过太阳在坐标系的位置分析太阳的实时角和方位角的变化，计算出光伏阵列最佳工作点的轨迹。太阳跟踪技术提高了太阳能光伏发电控制系统运行效率，是整个控制系统的核心，可以提高20%～30%的系统效率，同时也能让光伏发电控制系统稳定运行。
3太阳能跟踪控制系统设计
3.1总体设计
在整个系统设计中，传感器功能单元接收每个传感器收集的采样信号，对其进行分析以获得相关信息，然后进行模数转换、数字模数转换，最后将其作为输入信号发送到控制装置。功能齐全的系统需要电力、电压和电路性能，并需要光线流量分析、电机控制保护，因此包括光学传感器、电压传感器、角度传感器和阈值。光传感器是一种用更好的光学阻抗滤波器完成光对准的跟踪位置。电源电压传感器实时检测阵列的输出电流和输出电压，并转换光伏电池的输出功率值。角度传感器由两个控件组成，用于确定PV范围的高度和方位角。该系统在此分析的基础上，由光学跟踪系统和MPPT支持的电源控制设备组成，可在嵌入式系统中实现，具有数据分析和数据传输功能。
3.2跟踪控制方案的设计
基于功能需要，光伏发电系统控制设计可分为光伏电池跟踪控制和输出功率跟踪控制两个模块。
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图1太阳能跟踪控制系统结构框图
该系统设计主要采用光散射跟踪模式，利用光传感器采集的光照射高度角和方位角等信息，利用集成处理系统分析相关数据，输出信号，控制电机，从而通过电机的工作控制光通量的旋转，从而使细胞编程成为这两种模式的组合。打开系统时，系统会实时读取时钟，以确定系统是否跟踪传输和停止时间。发射时，计时器采样以光学传感器以外的遥测照片开始，并指示采样偏差是否继续。这表示在良好的气候条件下使用光线跟踪模式，在恶劣的天气条件下使用轨道跟踪模式，或者在多云的太阳下使用轨道跟踪模式，这取决于天气条件。当跟踪系统接近停机时间时，系统会将已清除控制的设备恢复到其原始状态，系统会进入挂起模式，等待第二天的开始时间，并在到达开始时间时等待新的系统周期。光学跟踪方法结合了两种控制模式的优点，克服了两种控制模式相辅相成的缺点，实现了更可靠的系统运行，提高了系统性能，如图2所示。该系统的最大电源控制方法是导线尺寸的自适应增量，它改进了传统的导线尺寸增加方法，消除了传统导线尺寸跟踪速度和精度之间的矛盾。自适应策略是另一种策略，当工作点位于最大性能点之外时，该策略会将工作点移动到接近最大起始性能点的位置。该算法通过大幅减少从性能变化到最大性能的调整步数来提高跟踪速度。
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图2太阳能跟踪控制系统
3.3嵌入式操作系统的选择
该系统设计为根据最大功率跟踪控制的特性实时跟踪最大功率点，因此整个系统对实时性能要求较高，第二代微控制系统(miero control operation system two)是具有高实时性能的微核嵌入式操作系统，能够完全满足该系统的要求。mcosii可以根据rom运行，便携性高，尤其适用于微处理器和控制器，许多商用操作系统性能相当于实时操作系统(RTOS)。
结束语
总之，嵌入式技术是将先进的计算机技术与相关应用领域相互结合的一种新兴技术，将嵌入式技术与光伏发电控制系统融合能够提升光伏发电控制系统的稳定性以及可靠性，是光伏发电控制系统的主要发展趋势。
参考文献
[1]王建峰.太阳能光伏发电并网技术的应用分析[J].电力设备管理,2019(06):79-80+82.
[2]王深茏.光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究[D].山东工商学院,2019.
[3]赵加陆.基于自动跟踪的独立式光伏发电系统设计[J].居舍,2019 (16):164-165.
[4]孔飞.光伏发电系统最大功率点跟踪控制策略研究[D].沈阳工业大学,2019.
[5]朱伟伟.光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究[D].西安科技大学,2019.
甘肃省高等学校创新能力提升项目（2019B-222）
论文作者:杨永清,席小卫
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：光伏论文; 系统论文; 阵列论文; 控制系统论文; 嵌入式论文; 技术论文; 太阳能论文; 《电力设备》2020年第1期论文;