[发明专利]一种铁路车站碟式太阳能跟踪控制系统

说明书

本发明提出一种铁路车站碟式太阳能跟踪控制系统，包括太阳能自动跟踪系统，太阳能自动跟踪系统包括光电跟踪模块与视日运动轨迹跟踪模块；太阳能自动跟踪系统的硬件结构包括PLC为核心的跟踪控制单元、时钟电路、方位角和高度角传动机构及其连接的太阳能聚光器；PLC控制单元输入端连接有光电检测模块、信号处理模块、GPS模块、风速传感器，PLC输出端连接伺服驱动器；伺服驱动器驱动控制传动机构的伺服电机；伺服电机由电流反馈、速度反馈和位置反馈组成的三闭环控制结构进行控制。本发明克服了各种复杂天气条件、并减小传动机构误差对跟踪精度的影响，修正控制过程中的累积误差，实现全天候的实时跟踪太阳能，有效提高了太阳能发电装置的发电效率。

技术领域

本发明涉及铁路车站发电技术领域，具体涉及一种铁路车站碟式太阳能跟踪控制系统。

背景技术

近年来，随着国家对铁路建设的重视，中国《中长期铁路网规划》中指出，到2020年，全国铁路营业里程达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80％以上的城市，这就意味着一大批铁路车站将在各城市涌现。铁路车站是能耗比较集中的地方，其能耗大约占非牵引能耗的20％左右。随着旅客对服务质量要求的不断提高，车站能耗不断上升的趋势也越来越明显。

目前，绝大部分铁路车站使用使用最广泛的能源大多是不可再生能源，如煤炭、石油、天然气等，然而作为不可再生能源其储量是有限的，终有一天会消耗殆尽，许多专家预言，石油和天然气资源将在40年、最多50-60年被耗尽。同时不可再生能源的消耗对环境造成了严重的污染，煤炭、石油、天然气的燃烧，一方面使得大气层中的二氧化碳的浓度不断增加，导致地球温度升高，形成温室效应；另一方面，空气中二氧化硫、二氧化氮的含量也会增加，二者是引起酸雨的主要物质，酸雨对水生物、陆生物以及人类的健康都会造成严重危害。由此可见，在铁路车站开发和利用可再生且清洁的能源变得非常迫切，太阳能作为一种新型的可再生能源之一，它的开采和利用是解决铁路车站能源危机与环境污染的有效途径之一。

目前而言，如何将太阳能的利用率最大限度的提高，仍是国内外专家学者有待解决的问题，而提高太阳能装置发电效率的关键之一在于太阳光的追踪；现有技术下太阳能热发电装置的跟踪系统按照跟踪方式的不同大致可分为压差式跟踪、时钟式跟踪，其中前者结构比较简单，是通过机械的结构自身来调整追踪器与太阳光位置，没有任何电子设备，跟踪效果很差，且精度很低，太阳光的利用效率不高，而后者电机的转动会随时间变化，转速降低，会导致追踪精度降低，而且电机昼夜不停的运转消耗了一倍的能源，最终变相的降低了太阳的利用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种太阳光利用效率高的铁路车站碟式太阳能跟踪控制系统。

本发明采用以下技术方案：

一种铁路车站碟式太阳能跟踪控制系统，包括太阳能自动跟踪系统，所述太阳能自动跟踪系统包括光电跟踪模块与视日运动轨迹跟踪模块；所述太阳能自动跟踪系统的硬件结构包括PLC为核心的跟踪控制单元、时钟电路、方位角和高度角传动机构及其连接的太阳能聚光器；所述PLC控制单元输入端连接有光电检测模块、信号处理模块、GPS模块、风速传感器，所述PLC输出端连接伺服驱动器；所述伺服驱动器驱动分别控制方位角和高度角传动机构的伺服电机；所述伺服电机由电流反馈、速度反馈和位置反馈组成的三闭环控制结构进行控制。

进一步地，所述三闭环控制结构以三相异步电机转子磁场定向矢量控制模型为基础搭建而成。

进一步地，所述位置反馈包括方位角位置反馈与高度角位置反馈。

进一步地，所述速度反馈取驱动电机输出轴处的检测值。

进一步地，所述方位角位置反馈取回转轴承内齿圈处检测值；所述高度角位置反馈取高度轴处检测值。

进一步地，所述三相异步电机转子磁场定向矢量控制模型包括驱动电机模型、机电运动模型、传动轴动力学模型。