[實用新型]一種定日鏡自動控制系統

無效

• 申請號: 200920149305.3
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN201397476Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 張長江;黃亞珊;郭慶賓
• 申請（專利權）人: 皇明太陽能集團有限公司
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 何文彬

技術領域

本實用新型屬太陽能應用技術領域，特別涉及一種定日鏡自動控制系統。

背景技術

隨著世界常規能源的日益緊缺和環境污染問題的日趨嚴重，世界各國都在進行新能源尤其是可再生能源的開發，目前風能、水能已經有大規模的開發應用，太陽能作為取之不盡，用之不竭的新興能源正在不斷占領新能源產業。太陽能光伏發電和太陽能熱發電是太陽能到電能的轉換途徑中兩種形式，其中太陽能熱發電中塔式高溫熱發電技術具有聚光倍數高、能達到較高的工作溫度及容易尋求配套設備等優點，發展應用前景比較廣闊。

塔式太陽能電站主要由定日鏡場和熱電廠兩部分組成，它是利用一組可以獨立跟蹤太陽的定日鏡場，將太陽光反射到固定在吸熱塔頂部的接收器上，由接收器將光能轉換為熱能并加熱工質產生高溫蒸汽推動汽輪機發電機組發電，從而將太陽能轉換為電能。

定日鏡是塔式太陽能熱發電的關鍵部件，也是電站的主要投資部分，數量多且占用土地面積較大，為確保太陽能發電電站的正常穩定運行，需要根據太陽的運動規律及其他輔助措施使定日鏡達到實時精確的跟蹤控制，定日鏡的跟蹤效果嚴重影響著太陽能的利用效率。目前的定日鏡跟蹤太陽方法自動化程度低且誤差較大。

發明內容

本實用新型的目的是針對上述現有技術中存在跟蹤太陽自動化程度低且誤差較大的缺陷，提供了一種定日鏡自動控制系統，具有全自動準確跟蹤太陽的優點。

為了實現上述目的本實用新型采取的技術方案是：一種定日鏡自動控制系統，包括上位機，與之相連并通過其控制的PLC可編程序控制器，分別通過Profibus-DP擴展接口與PLC可編程序控制器連接的俯仰方向驅動器和方位方向驅動器，俯仰方向驅動器順次連接的俯仰方向電機及俯仰傳動裝置，方位方向驅動器順次連接的方位方向電機和方位傳動裝置，俯仰傳動裝置及方位傳動裝置連接并控制定日鏡轉動及移動。其中，所述的俯仰方向驅動器和方位方向驅動器，是采用與伺服電機在功率和扭矩方面都匹配的伺服驅動器，其完成對PLC輸出指令的接收和轉換并將指令傳遞給伺服電機。定日鏡的方位方向是指定日鏡的水平移動方向。

為了保證跟蹤精度，所述的俯仰方向電機和方位方向電機為伺服電機。伺服電機與普通電機相比，具有自身帶有編碼器，跟蹤精度高，并且能夠低速穩定運行的特點，能夠保證整個定日鏡跟蹤太陽的誤差小于3mrad。

所述的俯仰方向傳動裝置和方位傳動裝置，均采用蝸輪蝸桿形式的減速機構，其具有減速比大的特點，減速比大于10000∶1，能夠滿足定日鏡對降低轉速和增大扭矩的要求。

本實用新型所述的控制系統采用可編程控制器(PLC)實現太陽角度計算轉換、伺服電機速度位移等參數確定、編碼器反饋信號接收處理、自然氣候條件判斷以及閉環反饋信號收集等功能，通過對定日鏡運行過程測試分析，按照定日鏡不同的運行姿態以及太陽所處位置對可編程控制器編程調試。可編程控制器(PLC)的計算結果及控制指令通過Profibus-DP擴展接口與伺服電機進行控制字與反饋信號的雙向傳輸，控制伺服電機按既定的目標和速度運行，達到對日光的精確定位跟蹤，系統最終由安放在監控中心的監控電腦進行整體控制系統的時時監測管理。

該控制系統選用可編程控制器(PLC)具有運算速度快(高精度浮點運算時間6μs)、精度高(可支持32位浮點運算)、性能穩定等優點，滿足定日鏡精度及穩定性方面的要求。在定日鏡控制系統應用中通過對高精度天文公式的運算可得到定日鏡當地太陽的高度角(太陽高度角θ＝90°-h⊙：太陽光線與當地水平面的夾角sin?h⊙＝sinδsinφ+cosδcosφcosω)、方位角(太陽方位角γ：太陽光線在當地水平面的投影與正南方向的夾角cos?γ＝(sin?h?⊙sinφ-sinδ)/cos?h?⊙cosφ)，確定一個以定日鏡為坐標原點、地表水平面東、西、南、北為坐標向的坐標系后，用精密測量儀器可測得吸熱塔在坐標系中的位置，通過對入射、反射光線及吸熱塔方向、高度等方面的參數進行數學分析并由可編程控制器運算后得出定日鏡需要運行的位置。