[实用新型]定日镜跟踪控制装置

说明书

技术领域

本实用新型具体涉及一种定日镜跟踪控制装置。

背景技术

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点。从理论上看，太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，如转化为电能，则每年的发电量相当于目前世界上能耗的40倍。因此，国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能具有更重要的地位。

塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在接收塔顶部的集热器上，用以产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组域燃气轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。

定日镜是塔式太阳能热发电站的核心部分，用于跟踪太阳并将太阳光反射进接收塔顶部的集热器内，其主要有反射镜、支架、传动装置以及控制系统组成。

目前跟踪太阳的方式分为主动跟踪和反馈跟踪两种。主动跟踪是利用太阳运行规律、定日镜所处精确位置（坐标，经纬度）、集热塔、集热器的位置以及定日镜距集热器的位置，计算太阳的实时角度和定日镜的目标位置，来跟踪太阳；反馈跟踪是利用传感器反馈太阳的当前角度，来进行跟踪。目前的定日镜控制系统，主要是利用安装在传动机构输出轴上的编码器，动态的反馈定日镜的当前角度，根据跟踪到的太阳角度，使定日镜时刻保持在目标角度，达到跟踪太阳的效果。这种控制的缺点是定日镜高度角编码器与定日镜不同轴，导致高度角的反馈有误差，且这种误差在一天中的不同时段大小不同，再加上钢板的重力沉降，这种误差会更大。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种误差小的定日镜跟踪控制装置以及利用该装置的跟踪控制方法。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种定日镜跟踪控制装置，该装置用于将太阳光发射进接收塔顶部的集热器内；包括远程控制中心、若干个主控制器、若干个传动机构、若干个步进电机和若干个定日镜位置反馈装置；所述各定日镜位置反馈装置均包括加速度传感器和绝对值编码器；所述加速度传感器安装在对应的定日镜表面；所述的绝对值编码器安装在对应的传动机构的输出轴上；所述定日镜位置反馈装置的输出端与对应的主控制器的输入端相连；所述远程控制中心与各主控制器相连；所述主控制器的输出端与对应的步进电机的输入端相连；所述传动机构的输入轴和输出轴分别与对应的步进电机输出轴和定日镜相连。

对定日镜跟踪控制装置的进一步改进在于，远程控制中心为DCS分散控制系统或PLC控制系统。主控制器包括单片机、单片机控制电路、电源转换电路、片外铁电存储电路、电机驱动电路、SSI通信接口和串行通信接口，单片机控制电路分别与单片机、电源转换电路、片外铁电存储器电路、电机驱动电路、SSI通信接口和串行通信接口相连。其中，主控制器通过串行通信接口和远程控制中心相连，通过SSI通信接口与绝对值编码器相连，通过电机驱动电路与步进电机相连。步进电机包括高度角控制电机和方位角控制电机。传动机构包括高度角传动机构和方位角传动机构。高度角控制电机和方位角控制电机分别与高度角传动机构和方位角传动机构相连；绝对值编码器安装在对应的方位角传动机构的输出轴上。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：采用反馈跟踪或主动跟踪的方法，可以精确的跟踪太阳运行轨迹，将太阳光有效反射到集热器内，提高了太阳热能利用效率；将定日镜高度角和方位角的计算工作分散到各个定日镜主控制器的单片机上，减少了服务器的运算压力，提升了系统的稳定性；采用安装在各定日镜表面的加速度传感器反馈定日镜的高度角，避免了钢结构由于重力沉降和变形而引起的系统误差，同时也避免因编码器与定日镜不同轴引起的系统误差，可以大大提高定日镜的跟踪精度；跟踪精度不受天气情况影响，在多云天气仍可完成跟踪，精度可达0.1°，1.7mrad。

附图说明

图1为本实用新型定日镜跟踪控制装置应用在定日镜场的结构示意图。

图2为图1中主控制器控制单个定日镜的原理图。

图3为太阳高度角在一天中的变化曲线图。

图4为太阳方位角在一天中的变化曲线图。