本實(shí)用新型涉及一種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，良好

的跟蹤控制性能是保證太陽能發(fā)電效率的關(guān)鍵之一。聚光碟需要解決的一個(gè)問題是保持對(duì)陽光入射的垂直，這需要通過跟蹤控制器來調(diào)整聚光碟的方位來達(dá)成。但是目前的太陽能聚光碟跟蹤控制系統(tǒng)都是采用單片機(jī)控制，抗干擾能力差，而且傳統(tǒng)太陽能聚光碟跟蹤控制系統(tǒng)的時(shí)鐘跟蹤方式隨著時(shí)間的推移，存在累積誤差，影響到聚光碟跟蹤的效果，進(jìn)而影響聚光系統(tǒng)的太陽能利用效率。

上述問題是在太陽能熱發(fā)電過程中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳統(tǒng)的太陽能聚光碟跟蹤控制系統(tǒng)抗干擾能力差，隨著時(shí)間的推移，存在累積誤差，影響到聚光碟跟蹤的效果，進(jìn)而影響聚光系統(tǒng)的太陽能利用效率的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，包括可編程控制器、光電傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、驅(qū)動(dòng)器一、驅(qū)動(dòng)器二、步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二、雙軸跟蹤裝置和聚光碟，雙軸跟蹤裝置包括高度角運(yùn)動(dòng)裝置和方位角運(yùn)動(dòng)裝置，光電傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器均設(shè)于聚光碟上，光電傳感器通過光電檢測(cè)電路連接可編程控制器，溫度傳感器、風(fēng)速傳感器分別連接可編程控制器，可編程控制器通過驅(qū)動(dòng)器一連接步進(jìn)電機(jī)一，可編程控制器通過驅(qū)動(dòng)器二連接步進(jìn)電機(jī)二，步進(jìn)電機(jī)一的輸出軸連接有用于調(diào)節(jié)聚光碟高度角的高度角運(yùn)動(dòng)裝置，步進(jìn)電機(jī)二的輸出軸連接有用于調(diào)節(jié)聚光碟方位角的方位角運(yùn)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，光電傳感器包括兩個(gè)用于測(cè)量方位角和/或光強(qiáng)的光電傳感器一、兩個(gè)用于測(cè)量高度角和/或光強(qiáng)的光電傳感器二，光電傳感器一與光電傳感器二環(huán)繞不透明柱交替間隔設(shè)置，相鄰的光電傳感器一與光電傳感器二間設(shè)有不透明隔板。

進(jìn)一步地，可編程控制器采用S7-200系列的可編程控制器。

進(jìn)一步地，該碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)采用視日軌跡跟蹤與光電跟蹤相結(jié)合的混合跟蹤方法，具體為：

在運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，光電傳感器獲得光強(qiáng)、方位角和高度角檢測(cè)信號(hào)，并將所得檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給光電檢測(cè)電路，檢測(cè)信號(hào)采用光照強(qiáng)度與光照強(qiáng)度閾值的差值作為判斷依據(jù)；

光電檢測(cè)電路將光電傳感器所得檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較處理后，發(fā)送給可編程控制器；

可編程控制器依據(jù)獲得光電檢測(cè)電路的光強(qiáng)，在光強(qiáng)大于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行光電跟蹤；否則，進(jìn)行視日軌跡跟蹤；

在運(yùn)行時(shí)間段結(jié)束后聚光碟回到終止位置。

進(jìn)一步地，在溫度傳感器所得溫度不大于設(shè)定值或風(fēng)速不小于設(shè)定值時(shí)且處于運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)時(shí)，聚光碟自動(dòng)回到安全位置。

進(jìn)一步地，在運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)光電傳感器、溫度傳感器和風(fēng)速傳感器間隔設(shè)定時(shí)間將檢測(cè)信息發(fā)送給可編程控制器。

本實(shí)用新型的有益效果是：該種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，采用PLC作為控制核心，抗干擾能力強(qiáng)，增加額外的傳感器模塊，使得聚光碟的調(diào)整能夠安全可靠，采能效率得到大幅提高。該種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度快，使用壽命長(zhǎng)，使用后的偏差易于修正，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了傳統(tǒng)跟蹤存在累積誤差的問題，跟蹤精度得到提高。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的說明框圖；

圖2是實(shí)施例中光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實(shí)施例中系統(tǒng)采用視日軌跡跟蹤與光電跟蹤相結(jié)合的混合跟蹤方法流程圖示意。

其中：1-跟蹤光敏傳感器一，2-跟蹤光敏傳感器二，3-不透明隔板，4-不透明柱，5-安裝底座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例

一種碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，如圖1，包括可編程控制器、光電傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、驅(qū)動(dòng)器一、驅(qū)動(dòng)器二、步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二、雙軸跟蹤裝置和聚光碟，雙軸跟蹤裝置包括高度角運(yùn)動(dòng)裝置和方位角運(yùn)動(dòng)裝置，光電傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器均設(shè)于聚光碟上，光電傳感器通過光電檢測(cè)電路連接可編程控制器，溫度傳感器、風(fēng)速傳感器分別連接可編程控制器，可編程控制器通過驅(qū)動(dòng)器一連接步進(jìn)電機(jī)一，可編程控制器通過驅(qū)動(dòng)器二連接步進(jìn)電機(jī)二，步進(jìn)電機(jī)一的輸出軸連接有用于調(diào)節(jié)聚光碟高度角的高度角運(yùn)動(dòng)裝置，步進(jìn)電機(jī)二的輸出軸連接有用于調(diào)節(jié)聚光碟方位角的方位角運(yùn)動(dòng)裝置。

該種基于PLC的碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)采用S7-200系列的PLC控制器，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，使用壽命長(zhǎng)，使用后的偏差易于修正，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了傳統(tǒng)跟蹤存在累積誤差的問題，跟蹤精度得到提高，增加額外的傳感器模塊，使得聚光碟的調(diào)整能夠快速響應(yīng)，采能效率得到大幅提高。

實(shí)施例系統(tǒng)增加溫度傳感器、風(fēng)速傳感器。系統(tǒng)運(yùn)行存在必要的能量消耗，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行吸收的能量大于消耗的能量，溫度傳感器根據(jù)設(shè)定值，決定系統(tǒng)是否運(yùn)行。風(fēng)速傳感器保證系統(tǒng)在安全的風(fēng)速條件下工作，當(dāng)外界值大于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)回到安全位置。

光電傳感器采用用于檢測(cè)天空光線的變化的光敏電阻，如圖2，光電傳感器包括兩個(gè)用于測(cè)量方位角和/或光強(qiáng)的跟蹤光敏傳感器一1、兩個(gè)用于測(cè)量高度角和/或光強(qiáng)的跟蹤光敏傳感器二2，跟蹤光敏傳感器一1與跟蹤光敏傳感器二2環(huán)繞不透明柱4交替間隔設(shè)置。相鄰的跟蹤光敏傳感器一1與跟蹤光敏傳感器二2間設(shè)有不透明隔板3，都安裝在底座5上，能夠減少干擾，使得探測(cè)器的穩(wěn)定性得到提高。4個(gè)光電傳感器均勻分布在東南西北 4 個(gè)方位處，接收來自不同角度的入射光。當(dāng)東西方位或南北方位的兩個(gè)光敏電阻感受到的光強(qiáng)差值小于某個(gè)限定值時(shí)，可編程控制器不發(fā)出讓步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二動(dòng)作的信號(hào)；當(dāng)光強(qiáng)差值超過一定范圍時(shí)，可編程控制器發(fā)出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二轉(zhuǎn)動(dòng)。

雙軸跟蹤裝置有高度角運(yùn)動(dòng)裝置和方位角運(yùn)動(dòng)裝置。步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二接收控制器的輸出脈沖，根據(jù)輸出脈沖的個(gè)數(shù)和脈沖頻率來決定步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度 以及步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二的轉(zhuǎn)速，從而通過步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二來驅(qū)動(dòng)雙軸跟蹤裝置調(diào)節(jié)太陽能聚光碟在方位角方向的偏差和高度角方向的偏差，使太陽能聚光碟始終與太陽光線垂直。

該碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)采用視日軌跡跟蹤與光電跟蹤相結(jié)合的混合跟蹤方法，解決了視日軌跡跟蹤存在累積誤差的問題，如圖3，基于PLC的碟式太陽能跟蹤控制程序流程圖。到達(dá)系統(tǒng)開啟時(shí)間T時(shí)，根據(jù)要求，PLC初始化，聚光碟到達(dá)初始位置。接著進(jìn)行檢查工作，溫度、風(fēng)速傳感器檢查外界條件是否滿足要求，如滿足，跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行。隨后，光電傳感器檢測(cè)外界光照光強(qiáng)，從而選擇跟蹤方式；系統(tǒng)運(yùn)行中，傳感器檢測(cè)元件（溫度、風(fēng)速傳感器和光電傳感器）要對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行檢查，每隔5min將外界信息反饋到控制器中，使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例系統(tǒng)采用視日軌跡跟蹤與光電跟蹤相結(jié)合的混合跟蹤方法，具體為：

系統(tǒng)開始后進(jìn)行初始化，并判斷當(dāng)前時(shí)間是否處在運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，如在運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，繼續(xù)判斷溫度是否大于設(shè)定值且風(fēng)速是否小于設(shè)定值，如是，則在光強(qiáng)大于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行光電跟蹤；否則，進(jìn)行視日軌跡跟蹤；

在溫度傳感器所得溫度不大于設(shè)定值或風(fēng)速不小于設(shè)定值時(shí)且處于運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)時(shí)，聚光碟自動(dòng)回到安全位置。

在運(yùn)行時(shí)間段結(jié)束后聚光碟回到終止位置。

在運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)光電傳感器、溫度傳感器和風(fēng)速傳感器間隔設(shè)定時(shí)間如5min將檢測(cè)信息發(fā)送給可編程控制器。

實(shí)施例系統(tǒng)進(jìn)行光強(qiáng)檢測(cè)具體為：

光電傳感器獲得光強(qiáng)、方位角和高度角檢測(cè)信號(hào)，并將所得檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給光電檢測(cè)電路，檢測(cè)信號(hào)采用光照強(qiáng)度與光照強(qiáng)度閾值的差值作為判斷依據(jù)；

光電檢測(cè)電路將光電傳感器所得檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較處理后，發(fā)送給可編程控制器；

可編程控制器依據(jù)獲得光電檢測(cè)電路的光強(qiáng)，判斷光強(qiáng)是否大于設(shè)定值，在光強(qiáng)大于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行光電跟蹤；否則，進(jìn)行視日軌跡跟蹤。視日軌跡跟蹤是根據(jù)太陽運(yùn)行的軌跡計(jì)算某一時(shí)刻的太陽高度角和方位角，編寫相關(guān)的計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)日的初步跟蹤。

實(shí)施例的系統(tǒng)采用全天候自動(dòng)混合跟蹤方法，利用光站強(qiáng)度與光照強(qiáng)度閾值的差值作為判斷，不僅消除程序跟蹤造成的累積誤差，而且避免了光電傳感器在陰天或多云時(shí)無法工作的問題。增加溫度、風(fēng)速傳感器，保證系統(tǒng)在任何天氣下穩(wěn)定工作。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。