[發明專利]一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統

有效

• 申請號: 201711194876.4
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107992097B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 宋寶奇;方偉;葉新;楊東軍;隋龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05D3/20;H02P8/12;H02P8/22
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

1.一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述系統包括：

控制單元，用于輸出驅動信號；

對日角度反饋模塊，與所述控制單元連接，接收所述控制單元的驅動信號并反饋所獲取的太陽的角度數據；所述對日角度反饋模塊包括旋轉變壓器，所述旋轉變壓器接收所述控制單元的驅動信號而工作；

在軌二維跟蹤機構的步距角調整模塊，與所述控制單元連接，接收所述控制單元的驅動信號并實現閉環實時跟蹤在軌太陽；所述在軌二維跟蹤機構的步距角調整模塊包括步進電機，所述步進電機的驅動方式采用基于斬波恒流的細分方式；

所述在軌二維跟蹤機構的步距角調整模塊還包括細分輸出模塊和恒流閉環控制模塊；

所述細分輸出模塊與所述控制單元連接，用于輸出細分電壓；所述恒流閉環控制模塊的輸入包括所述細分輸出模塊的輸出信號以及所述步進電機的反饋信號，所述恒流閉環控制模塊的輸出信號輸出至步進電機，用于實現步進電機的恒流工作；

恒流閉環控制模塊的閉環反饋表達式：

V_DA-SET＝I_sample×R_sample (公式7)

I_sample＝I_x×377(μA/A) (公式8)

其中，D_DA-SET為數模轉換器的實際設置值，D_DA-ref為參考電壓對應的數模轉換器的設置碼值，V_ref為數模轉換器的參考電壓，V_DA-SET為數模轉換器的輸出電壓值，I_sample為步進電機的采樣電流值，R_sample為電流采樣電阻，I_x為步進電機在X相的工作電流；

恒流閉環控制單元包括第一恒流閉環控制模塊包括第一比較器、單穩態觸發器、第二比較器、電流反饋電路和放大調整電路；

其中，第一比較器的輸出端與單穩態觸發器的輸入端連接，第二比較器的第一輸入端連接單穩態觸發器的輸出端，第二比較器的第二輸入端輸入電壓基準，第二比較器的輸出端連接偏航方向步進電機，偏航方向步進電機通過電流反饋電路將反饋信號輸入至放大調整電路，放大調整電路的輸出端連接第一比較的第二輸入端。

2.根據權利要求1所述的一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述對日角度反饋模塊還包括勵磁信號生成模塊、功率放大及濾波模塊、粗通道解碼模塊和精通道解碼模塊。

3.根據權利要求2所述的一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述控制單元的驅動信號經過所述勵磁信號生成模塊和功率放大及濾波模塊，驅動所述旋轉變壓器工作；所述粗通道解碼模塊和所述精通道解碼模塊分別讀取所述旋轉變壓器的角度數據，并對所述角度數據進行融合獲取太陽的角度數據。

4.根據權利要求2所述的一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述勵磁信號生成模塊采用數字方法生成固定頻率的正弦波，具體的表達式如公式1所示：

公式1：R1-R2＝E₀sinωt

其中，R1-R2是正弦信號激勵初級繞組，w是激勵信號頻率，E₀是激勵信號幅度。

5.根據權利要求2所述的一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述精通道解碼模塊的角分辨率為0.02’，所述粗通道解碼模塊的角分辨率為0.4’。

6.根據權利要求1所述的一種實現在軌太陽精密跟蹤的系統，其特征在于，所述旋轉變壓器包括定子結構和轉子結構，當所述轉子結構旋轉θ角，激勵所述定子結構產生采樣信號，所述采樣信號的表達式如公式2和公式3所示：

公式2：S3-S1＝T×E₀sinωt×sinθ

公式3：S4-S2＝T×E₀sinωt×cosθ

其中，S3-S1是正弦信號，S4-S2是余弦信號，θ是軸角，T是所述旋轉變壓器的轉換比，w是激勵信號頻率，E₀是激勵信號幅度。