[發明專利]一種鐵路車站碟式太陽能跟蹤控制系統

在審

• 申請號: 201911255183.0
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110865659A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 劉賢群
• 申請（專利權）人: 湖南鐵路科技職業技術學院
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發明提出一種鐵路車站碟式太陽能跟蹤控制系統，包括太陽能自動跟蹤系統，太陽能自動跟蹤系統包括光電跟蹤模塊與視日運動軌跡跟蹤模塊；太陽能自動跟蹤系統的硬件結構包括PLC為核心的跟蹤控制單元、時鐘電路、方位角和高度角傳動機構及其連接的太陽能聚光器；PLC控制單元輸入端連接有光電檢測模塊、信號處理模塊、GPS模塊、風速傳感器，PLC輸出端連接伺服驅動器；伺服驅動器驅動控制傳動機構的伺服電機；伺服電機由電流反饋、速度反饋和位置反饋組成的三閉環控制結構進行控制。本發明克服了各種復雜天氣條件、并減小傳動機構誤差對跟蹤精度的影響，修正控制過程中的累積誤差，實現全天候的實時跟蹤太陽能，有效提高了太陽能發電裝置的發電效率。

技術領域

本發明涉及鐵路車站發電技術領域，具體涉及一種鐵路車站碟式太陽能跟蹤控制系統。

背景技術

近年來，隨著國家對鐵路建設的重視，中國《中長期鐵路網規劃》中指出，到2020年，全國鐵路營業里程達到15萬公里，其中高速鐵路3萬公里，覆蓋80％以上的城市，這就意味著一大批鐵路車站將在各城市涌現。鐵路車站是能耗比較集中的地方，其能耗大約占非牽引能耗的20％左右。隨著旅客對服務質量要求的不斷提高，車站能耗不斷上升的趨勢也越來越明顯。

目前，絕大部分鐵路車站使用使用最廣泛的能源大多是不可再生能源，如煤炭、石油、天然氣等，然而作為不可再生能源其儲量是有限的，終有一天會消耗殆盡，許多專家預言，石油和天然氣資源將在40年、最多50-60年被耗盡。同時不可再生能源的消耗對環境造成了嚴重的污染，煤炭、石油、天然氣的燃燒，一方面使得大氣層中的二氧化碳的濃度不斷增加，導致地球溫度升高，形成溫室效應；另一方面，空氣中二氧化硫、二氧化氮的含量也會增加，二者是引起酸雨的主要物質，酸雨對水生物、陸生物以及人類的健康都會造成嚴重危害。由此可見，在鐵路車站開發和利用可再生且清潔的能源變得非常迫切，太陽能作為一種新型的可再生能源之一，它的開采和利用是解決鐵路車站能源危機與環境污染的有效途徑之一。

目前而言，如何將太陽能的利用率最大限度的提高，仍是國內外專家學者有待解決的問題，而提高太陽能裝置發電效率的關鍵之一在于太陽光的追蹤；現有技術下太陽能熱發電裝置的跟蹤系統按照跟蹤方式的不同大致可分為壓差式跟蹤、時鐘式跟蹤，其中前者結構比較簡單，是通過機械的結構自身來調整追蹤器與太陽光位置，沒有任何電子設備，跟蹤效果很差，且精度很低，太陽光的利用效率不高，而后者電機的轉動會隨時間變化，轉速降低，會導致追蹤精度降低，而且電機晝夜不停的運轉消耗了一倍的能源，最終變相的降低了太陽的利用。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供一種太陽光利用效率高的鐵路車站碟式太陽能跟蹤控制系統。

本發明采用以下技術方案：

一種鐵路車站碟式太陽能跟蹤控制系統，包括太陽能自動跟蹤系統，所述太陽能自動跟蹤系統包括光電跟蹤模塊與視日運動軌跡跟蹤模塊；所述太陽能自動跟蹤系統的硬件結構包括PLC為核心的跟蹤控制單元、時鐘電路、方位角和高度角傳動機構及其連接的太陽能聚光器；所述PLC控制單元輸入端連接有光電檢測模塊、信號處理模塊、GPS模塊、風速傳感器，所述PLC輸出端連接伺服驅動器；所述伺服驅動器驅動分別控制方位角和高度角傳動機構的伺服電機；所述伺服電機由電流反饋、速度反饋和位置反饋組成的三閉環控制結構進行控制。

進一步地，所述三閉環控制結構以三相異步電機轉子磁場定向矢量控制模型為基礎搭建而成。

進一步地，所述位置反饋包括方位角位置反饋與高度角位置反饋。

進一步地，所述速度反饋取驅動電機輸出軸處的檢測值。

進一步地，所述方位角位置反饋取回轉軸承內齒圈處檢測值；所述高度角位置反饋取高度軸處檢測值。

進一步地，所述三相異步電機轉子磁場定向矢量控制模型包括驅動電機模型、機電運動模型、傳動軸動力學模型。