CN202394121U - 一种用于光热发电的定日镜控制系统 - Google Patents
一种用于光热发电的定日镜控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型为一种用于光热发电的定日镜控制系统，包括太阳位置传感器，太阳位置传感器的输出连接到控制系统，控制系统的控制信号输出连接到第一双轴驱动电机和第二双轴驱动电机，第一双轴驱动电机和第二双轴驱动电机连接到定日镜，带动定日镜偏转。还包括风速风向传感器和光照度传感器，风速风向传感器和光照度传感器的输入都连接到控制系统，控制系统的控制信号输出连接到设置于定日镜上的除尘除雪装置。该系统具有规模大、热传递路程短、热损耗少、聚光比大等特点，能量集中过程中靠定日镜反射太阳光线一次完成，且受热器散热面积相对较小，光热转换效率较高。综合治理环境污染的代价，与常规化石能源发电相比，太阳能发电前景更加广阔。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种用于光热发电的定日镜控制系统。
背景技术
随着人类社会经济的发展，人类对能源的利用率也在不断增长，面对自然能源出现的短缺问题以及燃烧煤炭造成的环境污染，使得人类将面临自然资源和环境污染的双重压力。那么，怎样才能解决此问题呢？有关人士提出了利用太阳光能源，太阳光能是一种取之不尽、环保经济的可再生能源。大规模发展太阳能市场可降低发电成本，有利于实现能源与环境的和谐发展。
太阳能光热发电中高温发电技术具有聚光倍数高、能达到较高温度有利于蒸汽或热力发电的优势，但随着电网的普及人类用电量的需求增大，而太阳光线能流密度低，辐射也具有间歇性，在利用过程中会存在不足，要想更好的利用太阳能需采用实时跟踪、聚焦等方式实现更高的利用。技术上采取对定日镜的控制能做到更好的对太阳光进行实时跟踪及利用，达到更好的效果。。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于光热发电的定日镜控制系统，具有全自动准确跟踪太阳的优点，同时利用凹面镜聚光原理，将太阳光聚焦到一个固定的集热接收器上，用以产生高温，产生过热蒸汽或高温气体，驱动发电机发电，从而将太阳能转换为电能。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种用于光热发电的定日镜控制系统，包括太阳位置传感器1，太阳位置传感器1的输出连接到控制系统4，控制系统4的控制信号输出连接到第一双轴驱动电机5和第二双轴驱动电机6，第一双轴驱动电机5和第二双轴驱动电机6连接到定日镜7，带动定日镜7偏转。
还包括风速风向传感器2和光照度传感器3，风速风向传感器2和光照度传感器3的输入都连接到控制系统4，控制系统4的控制信号输出连接到设置于定日镜7上的除尘除雪装置8。
所述除尘除雪装置8通过红外传感器检测定日镜7表面是否有灰尘或者积雪。
所述控制系统4用来分析处理太阳位置传感器1全方位监测的太阳位置偏差角度和方位高度信号，根据控制系统4中的可编程控制模块对其进行分析处理，并将处理的命令传输给第一双轴驱动电机5，使其带动定日镜7改变方位，同时第二双轴驱动电机6也带动相应的每一块凹面反射镜旋转，使得凹面镜根据采集到的不同的太阳入射角其反射后始终聚集在同一焦点上，达到太阳采集能量大，精度高，太阳光斑大等优点，使得集热器聚集到的太阳热能温度高，从而更有效地利用太阳能发电；所述太阳位置传感器1能够全方位的采集太阳位置偏差信号，通过特定的电路进行信号处理传输给控制系统可以反馈到太阳位置偏差角度，进而驱动第一双轴驱动电机5实现对太阳的精确跟踪；所述风速风向传感器2实时监测环境中的风速和风向，在风速达到设定值时通知主控制系统，通过双轴驱动电机使定日镜及组成的反射凹面镜自动转到水平位置，使风阻最小，从而保护定日镜7；所述光照度传感器3可以监测环境的光照强度，控制系统接收到信号后与设定的参数进行比较，可以判断白天晚上或者阴雨天，再依此控制双轴驱动电机是否工作，从而减少能量损耗；所述除雪除尘装置8采用独立的传感器和机械结构相结合，可以自动检测定日镜7表面的灰尘和积雪，并将检测结果送至主控制系统，在主控制系统判断条件允许的情况下利用机械装置进行除雪除尘操作。
所述的控制系统中可编程模块是利用双向可变曲率半径方法，可以处理不同光束的太阳光线入射角使其反射角始终固定在同一焦点上，通过几何计算，当入射到镜面上的阳光理想地会聚在焦点时，R1应当满足下式：
求解(1)式可得到对应于不同值的最佳R1值。同样，在固定聚焦的情况下有：
从(1)和(2)式可知，在太阳运动过程中，要保证反射镜始终在焦点处聚焦就要随太阳入射角的变化而时刻调整R1和R2的大小，而R1和R2的变化趋势是当R1增大时R2减小，反之亦然。
所述的主控制系统采用双轴跟踪的方式控制定日镜自动跟踪太阳运行，可将跟踪误差减少到最小；
所述的风速风向传感器实时监测环境中的风速和风向，在风速达到设定值时通知主控制系统；
利用独立跟踪太阳的定日镜群，将太阳光聚焦到一个固定的集热器接收器上，用以产生高温，产生过热蒸汽或高温气体，驱动发电机发电，从而将太阳能转换为电能。
总之，该系统具有规模大、热传递路程短、热损耗少、聚光比大等特点，能量集中过程中靠定日镜反射太阳光线一次完成，且受热器散热面积相对较小，光热转换效率较高。综合治理环境污染的代价，与常规化石能源发电相比，太阳能发电前景更加广阔。
附图说明
图1为本实用新型结构框图。
图2为双向可变曲率半径方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
参照图1本实用新型包括太阳位置传感器1、控制系统4、风速风向传感器2、光照度传感器3、除雪除尘装置8、第一双轴驱动电机5、第二双轴驱动电机6、定日镜7八个组成部分。
太阳能光热发电过程中的光热能量采集是根据太阳位置传感器1、风速风向传感器2、光照度传感器3通过跟踪采集太阳方位偏角、环境气候变化等情况对太阳进行实时跟踪采集信号，将采集到的信号传输给控制系统4，控制系统4通过其控制可编程模块对其进行分析处理，控制系统4将分析处理的情况通过命令给第一双轴驱动电机5和第二双轴驱动电机6，使其带动定日镜7及凹面镜的偏转，通过改变定日镜7偏转角来控制反射光线聚集在同一焦点上，同时控制系统还可以检测定日镜表面的清洁度，通过除雪除除尘装置8对定日镜7表面进行处理。
以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于光热发电的定日镜控制系统，包括太阳位置传感器(1)，其特征在于：太阳位置传感器(1)的输出连接到控制系统(4)，控制系统(4)的控制信号输出连接到第一双轴驱动电机(5)和第二双轴驱动电机(6)，第一双轴驱动电机(5)和第二双轴驱动电机(6)连接到定日镜(7)，带动定日镜(7)偏转。
2.根据权利要求1所述的用于光热发电的定日镜控制系统，其特征在于：还包括风速风向传感器(2)和光照度传感器(3)，风速风向传感器(2)和光照度传感器(3)的输入都连接到控制系统(4)，控制系统(4)的控制信号输出连接到设置于定日镜(7)上的除尘除雪装置(8)。
3.根据权利要求2所述的用于光热发电的定日镜控制系统，其特征在于：所述除尘除雪装置(8)通过红外传感器检测定日镜(7)表面是否有灰尘或者积雪。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103066886A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-24 | 上海唐辉电子有限公司 | 自适应太阳追踪防灾发电装置和控制方法 |
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| CN103066886B (zh) * | 2012-12-13 | 2016-01-20 | 上海唐辉电子有限公司 | 自适应太阳追踪防灾发电装置和控制方法 |
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