CN105509346B - 一种塔式定日镜的偏差校正系统及其校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塔式定日镜偏差校正系统及其校正方法，包括光过滤装置、定日镜、偏差校正系统、控制系统、驱动机构，所述光过滤装置位于所述定日镜的表面，所述的偏差校正系统用于将所述定日镜的偏差发送到所述控制系统，所述控制系统用于控制所述驱动机构的运动，所述驱动机构根据控制系统输出的指令驱动所述定日镜运动。本发明解决了现有塔式定日镜校验周期长、校验结果的时效性差的技术问题，运用该塔式定日镜的偏差校正方法，可以多台定日镜同时进行偏差校正，互不影响，缩短了校验周期。

Description

一种塔式定日镜的偏差校正系统及其校正方法
技术领域
本发明涉及定日镜的偏差校正领域，尤其是一种塔式定日镜的偏差校正系统及其校正方法。
背景技术
能源是人类赖以生存的基础，是社会发展的动力源泉。太阳能作为一种分布广泛、储量丰富的可再生清洁能源，是能源技术发展的一个重要方向，是实施“两个替代”的关键。
目前的太阳能聚光集热系统多种多样，按集热器形式分为槽式系统、塔式系统和蝶式系统三类。塔式太阳能热发电是利用独立跟踪的定日镜，将太阳光反射到固定在塔顶部的集热器上，产生高温并加热工质产生热蒸汽，推动汽轮机组发电。塔的周围一般是成百数千的定日反射镜，不仅数量多，而且占地面积大。
定日镜将太阳光反射至集热器的过程称为追日，定日镜安装完成后，为了判断其跟踪精度是否满足追日要求，即能否将太阳光准确的反射到集热器表面的指定目标点。同时又由于定日镜的传动装置存在机械误差，所以更有必要对定日镜的跟踪偏差进行校正。
传统的校验方法如下：控制系统根据太阳光角度、目标点坐标和定日镜坐标控制定日镜将太阳光反射到安装于吸热塔的白板上的目标点，采用相机拍摄白板上的光斑图像，通过图像处理系统对光斑图像进行处理，得到光斑中心点坐标，并与目标点坐标比较，计算定日镜的跟踪精度。但是该方法存在缺陷，吸热塔上可以进行校验的白板数量是有限的，一般为1-4块，每块白板同一时刻只允许1面定日镜进行校验，镜场中需要校验的定日镜数量为成千上万面，校验周期很长，甚至达到几个月，校验结果的时效性变差。
发明内容
本发明旨在提供一种塔式定日镜的偏差校正系统及其校正方法。
为了解决上述校验周期长、校验结果的时效性差的技术问题，本发明提出了一种塔式定日镜偏差校正系统一种塔式定日镜的偏差校正系统，包括光过滤装置、定日镜、偏差校正系统、控制系统、驱动机构，所述光过滤装置位于所述定日镜的表面，所述的偏差校正系统用于将所述定日镜的偏差发送到所述控制系统，所述控制系统用于控制所述驱动机构的运动，所述驱动机构根据控制系统输出的指令驱动所述定日镜运动。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，所述的偏差校正系统还包括光敏二极管，光敏二极管安装在太阳能集热器的四个角，所述光敏二极管用于识别光的频率和判断光斑的位置。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，所述控制系统还可以用于识别照射到塔式太阳能发电系统的集热器上光的频率，根据各个光敏二极管阻值的大小判断光斑在集热器上的位置。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，所述光敏二极管根据光强大小判断光斑的位置。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，所述的偏差校正系统还包括双轴电机，所述双轴电机用于将太阳光准确地反射到集热器的目标位置。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，所述光过滤装置可过滤光的频率范围为3.8X1014-7.9X1014HZ，所述驱动机构优选双轴电机，所述双轴电机为水平电机和俯仰电机。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正系统，其中，在所述控制系统里预先建立了所述定日镜与反射光频率对应的数据库。
本发明提供了一种塔式定日镜的偏差校正方法，包括以下步骤：
步骤一：当太阳光照到定日镜上时，所述定日镜面上的光过滤装置仅让指定频率范围光反射到塔式太阳能发电系统的集热器上；
步骤二：所述集热器上的光敏二极管识别出反射到所述集热器上光的所述指定频率，控制系统确定反射此频率光的定日镜；
步骤三：由于反射到各个光敏二极管上的光强不同，通过测量各光敏二极管的阻值可以判断光斑的位置；
步骤四：控制系统将步骤三的驱动指令通过无线网络传送给所述定日镜的驱动机构，所述驱动机构驱动定日镜的双轴电机运动；
步骤五：重复步骤三，直至各所述光敏二极管的阻值相同，定日镜反射的光斑照到集热器的目标位置，校正结束。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正方法，其中，控制系统的在预先建立的数据库里搜索与该频率对应的定日镜信息，从而可确定出反射相应反射频率的定日镜。
根据上述一种塔式定日镜的偏差校正方法，其中，光敏二极管光强越强，阻值越小，可以分以下情况：
若R4a>R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4d>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4a<R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4d<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4a>R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4b>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4a<R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
若R4b<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转。
其中R4a为第一光敏二极管的阻值、R4b为第二光敏二极管的阻值、R4c为第三光敏二极管的阻值、R4d为第四光敏二极管的阻值。
本发明公开了一种塔式定日镜偏差校正系统及其校正方法，解决现有塔式定日镜校验周期长、校验结果的时效性差的技术问题，运用该塔式定日镜的偏差校正方法，可以多台定日镜同时进行偏差校正，互不影响，与传统的塔式定日镜的偏差校正方法相比，缩短了校验周期。
附图说明
图1为定日镜镜面光过滤装置布置图；
图2为塔式集热器上光电感应装置的布置图；
图3为偏差校正步骤框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的塔式定日镜偏差校正系统包括光过滤装置2、定日镜1、光敏二极管4、控制系统、驱动机构、双轴电机(水平电机和俯仰电机)。其中光过滤装置位于定日镜的表面，可过滤光的频率范围为3.8X1014-7.9X1014HZ，控制系统里预先建立了定日镜与反射光频率对应的数据库。太阳光经光过滤装置照射到定日镜上，然后定日镜将过滤后的太阳光反射到集热器上，集热器的四个角各安装一个光敏二极管，控制系统通过光敏二极管不仅可以识别照射到集热器上光的频率，还可以根据各个光敏二极管阻值的大小判断光斑在集热器上的位置。控制系统经分析计算后输出指令到定日镜的驱动机构，驱动定日镜的双轴电机转动，将太阳光准确地反射到集热器的目标位置，其中所涉及的通讯均通过无线网络来实现。
如图1所示，光过滤装置2位于定日镜1的镜面上，光过滤装置2用来过滤太阳光，仅让频率在3.8X1014-7.9X1014HZ范围内的光通过。不同的定日镜使用不同的过滤材料，过滤不同频率的光。比如定日镜1上的光过滤装置2仅让频率为4X1014HZ的光通过，集热器3上的光敏二极管4识别出该频率的光，通过在控制系统的数据库里搜索反射该频率的定日镜信息，就可找到该定日镜。这样不同频率的光对应不同的定日镜，就可以对定日镜进行区分。
如图2所示，在集热器3的四个角上，布置有四个光敏二极管4，分别为第一光敏二极管4a、第二光敏二极管4b、第三光敏二极管4c、第四光敏二极管4d。光敏二极管4不仅可以识别光的频率，还可以根据光强大小判断光斑的位置。
如图3所示，结合定日镜偏差校正框图，具体校正步骤如下：
第一步，当太阳光照到定日镜1上时，定日镜面上的光过滤装置2仅让频率范围在3.8X1014-7.9X1014HZ的光反射到集热器3上；
第二步，集热器3上的光敏二极管4可识别出反射到集热器3上光的频率，通过在控制系统的数据库里搜索与该频率对应的定日镜信息，从而可确定反射此频率光的定日镜；
第三步，由于反射到各个光敏二极管4上的光强不同，通过测量光敏二极管4的阻值R可以判断光斑的位置，光强越强，阻值越小。可以分以下情况：
1)若R4a>R4b(或者R4d>R4c),说明4b(4c)处的光比4a(4d)处的光要强，定日镜应逆时针方向转动(从上向下看)，即水平电机正运转；
2)若R4a<R4b(或者R4d<R4c),说明4b(4c)处的光比4a(4d)处的光要弱，定日镜应顺时针方向转动(从上向下看)，即水平电机反运转；
3)若R4a>R4d(或者R4b>R4c),说明4d(4c)处的光比4a(4b)处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
4)若R4a<R4d(或者R4b<R4c),说明4d(4c)处的光比4a(4b)处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
其中R4a为第一光敏二极管4a的阻值、R4b为第二光敏二极管4b的阻值、R4c为第三光敏二极管4c的阻值、R4d为第四光敏二极管4d的阻值。
第四步，控制系统将第三步的驱动指令通过无线网络传送给定日镜的驱动机构，驱动机构驱动定日镜的水平电机和俯仰电机运转；
第五步，重复第三步，直至光敏二极管的各阻值相差不大，此时定日镜反射的光斑照到集热器的目标位置，结束校正。
运用该塔式定日镜的偏差校正方法，可以多台定日镜同时进行偏差校正，互不影响，与传统的塔式定日镜的偏差校正方法相比，缩短了校验周期。

Claims (9)

1.一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：所述的偏差校正系统包括光过滤装置、定日镜、偏差校正系统、控制系统、驱动机构，所述光过滤装置位于所述定日镜的表面，不同的定日镜使用不同的过滤材料，过滤不同频率的光；所述的偏差校正系统用于将所述定日镜的偏差发送到所述控制系统，所述控制系统用于控制所述驱动机构的运动，所述驱动机构根据控制系统输出的指令驱动所述定日镜运动；
所述的偏差校正系统还包括光敏二极管，光敏二极管安装在太阳能集热器的四个角，所述光敏二极管用于识别光的频率和判断光斑的位置；
所述控制系统还用于识别照射到塔式太阳能发电系统的集热器上光的频率，根据各个光敏二极管阻值的大小判断光斑在集热器上的位置。
2.根据权利要求书1所述的一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：所述光敏二极管根据光强大小判断光斑的位置。
3.根据权利要求书1-2任一项所述的一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：所述的偏差校正系统还包括双轴电机，所述双轴电机用于将太阳光准确地反射到集热器的目标位置。
4.根据权利要求书1-2任一项所述的一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：所述光过滤装置可过滤光的频率范围为3.8×1014-7.9×1014HZ，所述驱动机构优选双轴电机，所述双轴电机为水平电机和俯仰电机。
5.根据权利要求书1-2任一项所述的一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：在所述控制系统里预先建立了所述定日镜与反射光频率对应的数据库，所述控制系统的在预先建立的数据库里搜索与该频率对应的定日镜信息，从而可确定出反射相应反射频率的定日镜。
6.根据权利要求书3所述的一种塔式定日镜的偏差校正系统，其特征在于：光敏二极管光强越强，阻值越小，所述双轴电机的运动可以分以下情况：
若R4a>R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4d>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4a<R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4d<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4a>R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4b>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4a<R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
若R4b<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
其中R4a为第一光敏二极管的阻值、R4b为第二光敏二极管的阻值、R4c为第三光敏二极管的阻值、R4d为第四光敏二极管的阻值。
7.一种塔式定日镜的偏差校正方法，其特征在于：
上述方法包括以下步骤：
步骤一：当太阳光照到定日镜上时，所述定日镜面上的光过滤装置仅让指定频率范围光反射到塔式太阳能发电系统的集热器上，不同的定日镜使用不同的过滤材料，过滤不同频率的光；
步骤二：所述集热器上的光敏二极管识别出反射到所述集热器上光的所述指定频率，控制系统确定反射此频率光的定日镜；
步骤三：由于反射到各个光敏二极管上的光强不同，通过测量各光敏二极管的阻值可以判断光斑的位置；
步骤四：控制系统将步骤三的驱动指令通过无线网络传送给所述定日镜的驱动机构，所述驱动机构驱动定日镜的双轴电机运动；
步骤五：重复步骤三，直至各所述光敏二极管的阻值相同，定日镜反射的光斑照到集热器的目标位置，校正结束。
8.根据权利要求书7所述的一种塔式定日镜的偏差校正方法，其特征在于：控制系统的在预先建立的数据库里搜索与该频率对应的定日镜信息，从而可确定出反射相应反射频率的定日镜。
9.根据权利要求书8所述的一种塔式定日镜的偏差校正方法，其特征在于：光敏二极管光强越强，阻值越小，可以分以下情况：
若R4a>R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4d>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要强，从上向下看，定日镜应逆时针方向转动，即水平电机正运转；
若R4a<R4b,说明第二光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4d<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第四光敏二极管处的光要弱，从上向下看，定日镜应顺时针方向转动，即水平电机反运转；
若R4a>R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4b>R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要强，定日镜应向上仰，即俯仰电机正运转；
若R4a<R4d,说明第四光敏二极管处的光比第一光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
若R4b<R4c,说明第三光敏二极管处的光比第二光敏二极管处的光要弱，定日镜应向下俯，即俯仰电机反运转；
其中R4a为第一光敏二极管的阻值、R4b为第二光敏二极管的阻值、R4c为第三光敏二极管的阻值、R4d为第四光敏二极管的阻值。
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