[实用新型]一种定日镜自动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属太阳能应用技术领域，特别涉及一种定日镜自动控制系统。

背景技术

随着世界常规能源的日益紧缺和环境污染问题的日趋严重，世界各国都在进行新能源尤其是可再生能源的开发，目前风能、水能已经有大规模的开发应用，太阳能作为取之不尽，用之不竭的新兴能源正在不断占领新能源产业。太阳能光伏发电和太阳能热发电是太阳能到电能的转换途径中两种形式，其中太阳能热发电中塔式高温热发电技术具有聚光倍数高、能达到较高的工作温度及容易寻求配套设备等优点，发展应用前景比较广阔。

塔式太阳能电站主要由定日镜场和热电厂两部分组成，它是利用一组可以独立跟踪太阳的定日镜场，将太阳光反射到固定在吸热塔顶部的接收器上，由接收器将光能转换为热能并加热工质产生高温蒸汽推动汽轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。

定日镜是塔式太阳能热发电的关键部件，也是电站的主要投资部分，数量多且占用土地面积较大，为确保太阳能发电电站的正常稳定运行，需要根据太阳的运动规律及其他辅助措施使定日镜达到实时精确的跟踪控制，定日镜的跟踪效果严重影响着太阳能的利用效率。目前的定日镜跟踪太阳方法自动化程度低且误差较大。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中存在跟踪太阳自动化程度低且误差较大的缺陷，提供了一种定日镜自动控制系统，具有全自动准确跟踪太阳的优点。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：一种定日镜自动控制系统，包括上位机，与之相连并通过其控制的PLC可编程序控制器，分别通过Profibus-DP扩展接口与PLC可编程序控制器连接的俯仰方向驱动器和方位方向驱动器，俯仰方向驱动器顺次连接的俯仰方向电机及俯仰传动装置，方位方向驱动器顺次连接的方位方向电机和方位传动装置，俯仰传动装置及方位传动装置连接并控制定日镜转动及移动。其中，所述的俯仰方向驱动器和方位方向驱动器，是采用与伺服电机在功率和扭矩方面都匹配的伺服驱动器，其完成对PLC输出指令的接收和转换并将指令传递给伺服电机。定日镜的方位方向是指定日镜的水平移动方向。

为了保证跟踪精度，所述的俯仰方向电机和方位方向电机为伺服电机。伺服电机与普通电机相比，具有自身带有编码器，跟踪精度高，并且能够低速稳定运行的特点，能够保证整个定日镜跟踪太阳的误差小于3mrad。

所述的俯仰方向传动装置和方位传动装置，均采用蜗轮蜗杆形式的减速机构，其具有减速比大的特点，减速比大于10000∶1，能够满足定日镜对降低转速和增大扭矩的要求。

本实用新型所述的控制系统采用可编程控制器(PLC)实现太阳角度计算转换、伺服电机速度位移等参数确定、编码器反馈信号接收处理、自然气候条件判断以及闭环反馈信号收集等功能，通过对定日镜运行过程测试分析，按照定日镜不同的运行姿态以及太阳所处位置对可编程控制器编程调试。可编程控制器(PLC)的计算结果及控制指令通过Profibus-DP扩展接口与伺服电机进行控制字与反馈信号的双向传输，控制伺服电机按既定的目标和速度运行，达到对日光的精确定位跟踪，系统最终由安放在监控中心的监控电脑进行整体控制系统的时时监测管理。

该控制系统选用可编程控制器(PLC)具有运算速度快(高精度浮点运算时间6μs)、精度高(可支持32位浮点运算)、性能稳定等优点，满足定日镜精度及稳定性方面的要求。在定日镜控制系统应用中通过对高精度天文公式的运算可得到定日镜当地太阳的高度角(太阳高度角θ＝90°-h⊙：太阳光线与当地水平面的夹角sin h⊙＝sinδsinφ+cosδcosφcosω)、方位角(太阳方位角γ：太阳光线在当地水平面的投影与正南方向的夹角cos γ＝(sin h ⊙sinφ-sinδ)/cos h ⊙cosφ)，确定一个以定日镜为坐标原点、地表水平面东、西、南、北为坐标向的坐标系后，用精密测量仪器可测得吸热塔在坐标系中的位置，通过对入射、反射光线及吸热塔方向、高度等方面的参数进行数学分析并由可编程控制器运算后得出定日镜需要运行的位置。