CN105381991A - 塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路及其控制方法，其电路是在每一面定日镜上设置有除尘电极和振动电机，除尘电极分别由A、B、C三相电极构成，其中A相电极与C相电极呈缺口相对的梳齿状排布，二者的梳齿依次交替，B相电极呈S型，且B相电极的主体段平行分布于A相电极与C相电极的梳齿之间，A、B、C三相电极分别通过多路切换开关与三相电源连接，在其中任意一相电极上连接有电流检测器，控制器根据电流状况控制除尘电极和振动电机的电源通断。其效果是：电极的布线方式新颖，接线简单，降低了整个系统对电源的要求，在节约建设成本的同时，能够有效降低电能消耗。

Description

塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及太阳能热发电领域，特别涉及一种塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路及其控制方法。
背景技术
目前，太阳能发电系统按集热器类型的不同可以分为槽式系统、塔式系统和碟式系统三大类，塔式太阳能热发电系统主要包括定日镜、聚光塔以及吸热器，通过定日镜将太阳光反射到聚光塔上的吸热器上，形成热量，并传送到发电设备，实现将光能转化成热能，热能转化成为电能的过程。但是，由于该系统长期设置在室外，定日镜上会沉积大量的灰尘，由于工程量大，清洁较为困难，浪费人力物力，而且在人为清洁过程中容易造成对反射镜及太阳能电池板的破坏。
也有人提出利用电极除尘的方案，一方面，现有的电极布线方式比较单一，接线点多，交叉严重，布线难度高，另一方面，由于存在大面积的电极覆盖，供电需求较高，对电源的要求比较苛刻，而且长期高负荷工作，能耗也较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明首先提出一种塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，通过采用新颖的布线方式，并实现分组控制，不但降低了电极布线的难度，而且降低了对电源的需求，在尽量减少能耗的前提下实现塔式太阳能热发电系统中多面定日镜的表面清洁。
其技术方案如下：
一种塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，在每一面定日镜上设置有除尘电极和振动电机，所述除尘电极分别由A、B、C三相电极构成，其中A相电极与C相电极呈缺口相对的梳齿状排布，二者的梳齿依次交替，B相电极呈S型，且B相电极的主体段平行分布于A相电极与C相电极的梳齿之间，A、B、C三相电极分别通过多路切换开关与三相电源连接，在其中任意一相电极上连接有电流检测器，所述电流检测器与控制器相连，该控制器根据每一面定日镜上除尘电极的电流状况控制除尘电极和振动电机的电源通断。
基于上述设计可以发现，A、B、C三相电极无交叉，每相电极只需一个接线点，布线方便，通过对每一面定日镜上除尘电极进行轮询供电，多面定日镜的除尘电极可以共用一个电源，降低电源需求，而且通过循环分布式的供电，可以节约能源开销，如果灰尘较厚，还可以启动振动电机辅助除尘，提高除尘效率。
为了保证电场均匀分布，所述A、B、C三相电极处于平行段之间的行间距相等。
作为优选，每一面定日镜上的电流检测器连接在A相电极或C相电极上，因为B相电极有时采用的是电热丝电极，主要用于发热。
基于上述设计，本发明还提出了所述塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法，主要按照以下步骤进行：
步骤1：初始化，设定计数器i＝1；
步骤2：控制器通过控制多路切换开关保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤3：延时时间T；
步骤4：控制器通过电流检测器获取第i面定日镜中任意一相电极的电流值Ii，并判断是否满足Ii＞λ，λ为预设阈值，如果满足，则保持第i面定日镜的振动电机通电并返回步骤2，否则进入步骤5；
步骤5：判断是否满足其中为电流值Ii的一阶导数，δ为预设阈值，如果满足，则进入步骤6；否则返回步骤2继续保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤6：设置计数器i＝i+1；
步骤7：判断是否满足i>M，M为受控定日镜的数目，如果满足，则返回步骤1循环进行；否则，返回步骤2循环进行。
进一步地，步骤3中所述延时时间T＝5s，步骤4中所述预设阈值δ＝0，电流检测器获取的是除尘电极中A相电极或C相电极的电流值。
本发明的显著效果是：
通过在每一面定日镜上分布除尘电极，利用电极通电产生的电场来达到去除灰尘的效果，再通过振动除尘进行辅助，性能优越，电极的布线方式新颖，避免交叉，接线简单，通过开关切换对多面定日镜上的除尘电极进行电源控制，降低了整个系统对电源的要求，而且一个电源设备可以满足多面定日镜的需求，在节约建设成本的同时，能够有效降低电能消耗，同时还保证了除尘效果。
附图说明
图1为塔式太阳能热发电系统的结构示意图；
图2是每面定日镜上的除尘电极线路分布图；
图3是多面定日镜的除尘电极的控制电路原理框图；
图4是本发明的控制流程图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的塔式太阳能热发电系统，设置有聚光塔1，在该聚光塔1的周围由多面定日镜2构成镜场，在聚光塔1上设置有吸热器3，多面定日镜2将多路太阳光聚集到所述吸热器3上，该吸热器3将太阳能转换为热能后供发电设备4发电。
为了集聚更多的热量，定日镜2的数量分布较多，为了实现对定日镜2除尘，本发明提出了一种塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，如图2-图3所示，在每一面定日镜上设置有除尘电极和振动电机，所述除尘电极分别由A、B、C三相电极构成，其中A相电极与C相电极呈缺口相对的梳齿状排布，二者的梳齿依次交替，B相电极呈S型，且B相电极的主体段平行分布于A相电极与C相电极的梳齿之间，A、B、C三相电极分别通过多路切换开关与三相电源连接，在其中任意一相电极上连接有电流检测器，所述电流检测器与控制器相连，该控制器根据每一面定日镜上除尘电极的电流状况控制除尘电极和振动电机的电源通断。
通过图2可以看出，本实施例中所述A、B、C三相电极处于平行段之间的行间距相等，保证了电场在整个镜面上均匀分布。
通过图3可以看出，本例中电流检测器是连接在除尘电极中的A相电极上。
如图4所示，上述塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法按照以下步骤进行：
步骤1：初始化，设定计数器i＝1；
步骤2：控制器通过控制多路切换开关保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤3：延时时间T，通常为5s；
步骤4：控制器通过电流检测器获取第i面定日镜中任意一相电极的电流值Ii，并判断是否满足Ii＞λ，λ为预设阈值，如果满足，则保持第i面定日镜的振动电机通电并返回步骤2，否则进入步骤5；
步骤5：判断是否满足其中为电流值Ii的一阶导数，δ为预设阈值，如果满足，则进入步骤6；否则返回步骤2继续保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤6：设置计数器i＝i+1；
步骤7：判断是否满足i>M，M为受控定日镜的数目，如果满足，则返回步骤1循环进行；否则，返回步骤2循环进行。
结合图3可以看出，本例中步骤4中所述的电流检测器获取的是除尘电极中A相电极的电流值。
本发明的工作原理是：
由于塔式热发电现场定日镜设置较多，每一面定日镜布置一个电源成本较高，用一个电源同时对所有定日镜进行供电，对电源要求又较高，本方案通过采用切换开关轮询供电的方式，镜面上的电极采用新颖的走线形式，接线方便，多个定日镜的除尘电极共用一个电源，利用多路切换开关实现电源切换，在恒压控制下，电极的电流通常跟灰尘的厚度相关，如果电流较大，超过预设阈值λ，则通过接通振动电机，利用振动进行辅助除尘，提高效率，当电流变化率趋近于零时，即小于或等于预设阈值δ，则说明灰尘已经除净，从而切换电源对下一组除尘电极进行供电，有效降低了能源耗散，保证了除尘效率。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，其特征在于：在每一面定日镜上设置有除尘电极和振动电机，所述除尘电极分别由A、B、C三相电极构成，其中A相电极与C相电极呈缺口相对的梳齿状排布，二者的梳齿依次交替，B相电极呈S型，且B相电极的主体段平行分布于A相电极与C相电极的梳齿之间，A、B、C三相电极分别通过多路切换开关与三相电源连接，在其中任意一相电极上连接有电流检测器，所述电流检测器与控制器相连，该控制器根据每一面定日镜上除尘电极的电流状况控制除尘电极和振动电机的电源通断。
2.根据权利要求1所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，其特征在于：所述A、B、C三相电极处于平行段之间的行间距相等。
3.根据权利要求1所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路，其特征在于：每一面定日镜上的电流检测器连接在A相电极或C相电极上。
4.如权利要求1所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：
步骤1：初始化，设定计数器i＝1；
步骤2：控制器通过控制多路切换开关保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤3：延时时间T；
步骤4：控制器通过电流检测器获取第i面定日镜中任意一相电极的电流值Ii，并判断是否满足Ii＞λ，λ为预设阈值，如果满足，则保持第i面定日镜的振动电机通电并返回步骤2，否则进入步骤5；
步骤5：判断是否满足其中为电流值Ii的一阶导数，δ为预设阈值，如果满足，则进入步骤6；否则返回步骤2继续保持第i面定日镜的除尘电极通电；
步骤6：设置计数器i＝i+1；
步骤7：判断是否满足i>M，M为受控定日镜的数目，如果满足，则返回步骤1循环进行；否则，返回步骤2循环进行。
5.根据权利要求4所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法，其特征在于：步骤3中所述延时时间T＝5s。
6.根据权利要求4或5所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法，其特征在于：步骤4中所述预设阈值δ＝0。
7.根据权利要求4所述的塔式太阳能热发电系统中的除尘控制电路的控制方法，其特征在于：步骤4中所述的电流检测器获取的是除尘电极中A相电极或C相电极的电流值。
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PB01 Publication
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Application publication date: 20160309

Assignee: Dong Zhiming

Assignor: Chongqing University of Science & Technology

Contract record no.: 2016500000005

Denomination of invention: Dust removal control circuit in tower type solar thermal power generation system and control method of dust removal control circuit

License type: Exclusive License

Record date: 20160330

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GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220518

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Patentee after: CHONGQING GUOTAI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Patentee before: Chongqing University of Science & Technology