CN103809604A - 一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，包括控制器、集热器支架、安装在所述集热器支架上的集热器、用于检测太阳光线强弱的太阳传感器、用于检测风速大小的风速传感器、对太阳传感器和风速传感器输出的信号进行放大和滤波等处理的信号处理电路、将信号处理电路输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路、安装在所述集热器支架上且位于集热器两侧的限位开关、与控制器相接的上位机、驱动集热器做自旋运动的步进电机A和驱动集热器做俯仰运动的步进电机B。本发明结构简单、使用方便、成本低廉，工作时能够实时跟踪太阳光线，运行可靠准确，控制精度高，将有利于提高太阳能碟式聚光发电系统的效率。

Description

一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其是涉及一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统。

背景技术

随着传统化石能源（煤、石油、天然气）储量的日益减少，以及由于使用化石能源所带来的环境污染问题，直接威胁着人类的生存和发展，重视和发展可再生、环保能源已成为各国政府的共识。太阳能具有分布广泛，储量无限，收集利用清洁，CO₂零排放的优点引起人们广泛关注。

当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：太阳能塔式聚热发电、太阳能槽式聚热发电、太阳能碟式斯特林机组发电。

其中太阳能碟式斯特林机组可自动两维跟踪太阳，光电转换效率最高，启动损失小，它是目前太阳能发电效率最高的系统，发电效率达到30％以上，几乎不用水，输出效率达26％（有自身跟踪机构耗电）。

现有发电系统大多集中于碟式太阳能发电系统和光伏发电系统，其跟踪方式也基本采用混合控制方式完成，所用传感器件多采用光敏电阻或光电二极管，这些器件由于本身的一些限制，比如易发生散射和反射，制作工艺的差异，易受环境污染等原因。造成传感器灵敏度偏低，因而整个系统的跟踪精度不高，容易引起误跟踪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，采用太阳传感器和时钟控制相结合的混合控制方式，精度高、适用范围广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：包括控制器、集热器支架、安装在所述集热器支架上且用于吸收太阳光辐射的集热器、用于检测太阳光线强弱的太阳传感器、用于检测风速大小以保证整个系统运行安全的风速传感器、对太阳传感器和风速传感器输出的信号进行放大和滤波等处理的信号处理电路、将信号处理电路输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路、安装在所述集热器支架上且位于集热器两侧用于防止其运转超过行程的限位开关、与控制器相接且用于实时监测系统运行状态的上位机、采用四相八拍控制方式驱动集热器做自旋运动的步进电机A和采用四相八拍控制方式驱动集热器做俯仰运动的步进电机B；所述控制器包括时钟、驱动模块、视日运动控制模块和传感器信号运算模块，所述视日运动控制模块分别与时钟和驱动模块相接，所述传感器信号运算模块分别与A/D转换电路和驱动模块相接，所述步进电机A和步进电机B均与驱动模块相接；所述太阳传感器和风速传感器均安装在所述集热器上且所述二者均与信号处理电路相接，所述A/D转换电路与信号处理电路相接，所述限位开关与控制器相接，所述步进电机A和步进电机B均安装在所述集热器支架上且分别与集热器相接。

上述一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征是：所述上位机为PC。

上述一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征是：所述太阳传感器为光电传感器。

上述一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征是：所述风速传感器为采用热敏电阻器作为风速探头的半导体式传感器。

上述一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征是：所述驱动模块为单片机。

上述一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征是：所述步进电机A和步进电机B均为永磁式步进电机。

本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单、使用方便、成本低廉，工作时能够实时跟踪太阳光线，运行可靠准确，控制精度高，将有利于提高太阳能碟式聚光发电系统的效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

附图标记说明:

1—上位机；           2—限位开关；            3—控制器；

4—太阳传感器；       5—信号处理电路；        6—风速传感器；

7—A/D转换电路；      8—视日运动控制模块；    9—传感器信号运算模块；

10—驱动模块；        11—步进电机B；          12—集热器；

13—步进电机A；       14—时钟。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括控制器3、集热器支架、安装在所述集热器支架上且用于吸收太阳光辐射的集热器12、用于检测太阳光线强弱的太阳传感器4、用于检测风速大小以保证整个系统运行安全的风速传感器6、对太阳传感器4和风速传感器6输出的信号进行放大和滤波等处理的信号处理电路5、将信号处理电路5输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路7、安装在所述集热器支架上且位于集热器12两侧用于防止其运转超过行程的限位开关2、与控制器3相接且用于实时监测系统运行状态的上位机1、采用四相八拍控制方式驱动集热器12做自旋运动的步进电机A13和采用四相八拍控制方式驱动集热器12做俯仰运动的步进电机B11；所述控制器3包括时钟14、驱动模块10、视日运动控制模块8和传感器信号运算模块9，所述视日运动控制模块8分别与时钟14和驱动模块10相接，所述传感器信号运算模块9分别与A/D转换电路7和驱动模块10相接，所述步进电机A13和步进电机B11均与驱动模块10相接；所述太阳传感器4和风速传感器6均安装在所述集热器12上且所述二者均与信号处理电路5相接，所述A/D转换电路7与信号处理电路5相接，所述限位开关2与控制器3相接，所述步进电机A13和步进电机B11均安装在所述集热器支架上且分别与集热器12相接。

本实施例中，所述上位机1为PC。

本实施例中，所述太阳传感器4为光电传感器。

本实施例中，所述风速传感器6为采用热敏电阻器作为风速探头的半导体式传感器。

本实施例中，所述驱动模块10为单片机。

本实施例中，所述步进电机A13和步进电机B11均为永磁式步进电机。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：包括控制装置、集热器支架、安装在所述集热器支架上且用于吸收太阳光辐射的集热器（12）、用于检测太阳光线强弱的太阳传感器（4）、用于检测风速大小以保证整个系统运行安全的风速传感器（6）、对太阳传感器（4）和风速传感器（6）输出的信号进行放大和滤波等处理的信号处理电路（5）、将信号处理电路（5）输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路（7）、安装在所述集热器支架上且位于集热器（12）两侧用于防止其运转超过行程的限位开关（2）、与控制器（3）相接且用于实时监测系统运行状态的上位机（1）、采用四相八拍控制方式驱动集热器（12）做自旋运动的步进电机A（13）和采用四相八拍控制方式驱动集热器（12）做俯仰运动的步进电机B（11）；所述控制装置包括控制器（3）、时钟（14）、驱动模块（10）、视日运动控制模块（8）和传感器信号处理模块（9），所述视日运动控制模块（8）分别与时钟（14）和驱动模块（10）相接，所述传感器信号处理模块（9）分别与A/D转换电路（7）和驱动模块（10）相接，所述步进电机A（13）和步进电机B（11）均与驱动模块（10）相接；所述太阳传感器（4）和风速传感器（6）均安装在所述集热器（12）上且所述二者均与信号处理电路（5）相接，所述A/D转换电路（7）与信号处理电路（5）相接，所述限位开关（2）与控制器（3）相接，所述步进电机A（13）和步进电机B（11）均安装在所述集热器支架上且分别与集热器（12）相接。

2.按照权利要求1所述的一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：所述上位机（1）为PC。

3.按照权利要求1或2所述的一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：所述太阳传感器（4）为光电传感器。

4.按照权利要求1或2所述的一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：所述风速传感器（6）为采用热敏电阻器作为风速探头的半导体式传感器。

5.按照权利要求1或2所述的一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：所述驱动模块（10）为单片机。

6.按照权利要求1或2所述的一种碟式太阳能热发电的跟踪控制系统，其特征在于：所述步进电机A（13）和步进电机B（11）均为永磁式步进电机。