定日镜自动控制系统设计应用
基于TMS320F2812DSP的定日镜跟踪控制系统的设计
笔 者采用 光 电和视 日运 动轨 迹 相 结 合 的 跟 踪 方 式 ， 效避免单 一模 式 跟 踪方 式 存 在 的 不足 ， 高 了 有 提 跟踪精 度 ， 除 了累积误 差 ， 在实 际 的工 程 项 目中 消 可
应用。
３ 控 制系统设计
３ １ 控制方式 分析 ．
不跟踪 ， 能量 的接收率相差 ３ ．％ ， ７７ 精确地跟踪太 阳 可使 吸 收器 的热效 率 大幅度 提高 ， 而提 高整个装 置 进 的太 阳能利用 量 对控 制量 是否存 在 反 馈 ， 分为开环 控制 方式 和闭环 控制 方式 两种 。开 环 可 控制是 根据太 阳运行 规律 、 日镜 位 置 （ 定 经纬 度 ） 吸 、 热器位 置等参 数及其几 何关 系 ， 计算定 日镜 的控制 方 向， 此类 控制 的优点 是费用 低 、 制简 单 ， 控 缺点 是 由于 机械加 工精度 和传 动机构 等原 因会存 在 累积 误差 ， 而 且其 自身无法 消除 ， 需要定 期校 正 。闭环 控制 是采 用
Ｋｅ ｒｓ ｈｌ ｓ ｔ ｒｃｉｇ ｅ ｃ ｏ ｏ ｔａ ｔ ｃｉｇ ｔｊｃ ｒ ｔ ｃｉｇ ｙｗｏｄ ： ｅｉ ｔ ；ｔ ｋｎ ； ｌ ｔ — ｐｉ ａｋｎ ；ｒ ｅｔ ｙ ｒ ｋｎ ｏａ ａ ｅｒ ｃ ｒ ｌ ａ ｏ ａ
ｌ 引 言
定 日镜是 太 阳能 热发系统 中关键 部件 之一 ， 用于 跟踪 太 阳并 聚集 和反 射 太 阳光 进 人 吸热 器 内 的重 要 装置 ， 主要 由镜 面 （ 射镜 ） 镜 架 （ 撑 结构 ） 跟 踪 反 、 支 、 传 动 机构 及其 控制 系统 等组成 ， 跟踪精 度和稳定性 其 明 显影 响太 阳能 的利用 效果 。研究 表 明 ， 日跟 踪与 对
塔式太阳能热发电定日镜控制系统的设计与应用
第 ２期
柳 州职业 技术 学院 学报
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ Ｏ Ｆ Ｌ Ｉ Ｕ Ｚ ＨＯＵ ＶＯＣ ＡＴ Ｉ ＯＮＡＬ ＆ Ｔ Ｅ ＣＨＮＩ Ｃ ＡＬ Ｃ ＯＩ ． ！ ． Ｆ ． ＧＥ
Ｖ０ １ ． １ ３ ＮＯ ． ２
ｈｖ ｒ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ４月
Ｌ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．
１ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 。 ． ． ． ． ． 一
图 ２ 视 日跟 踪 算法流 程 图
收稿 Ｅ ｔ 期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ — ２ １ 作 者 简 介 ：杨 艳 玲 （ １ ９ ７ ３ 一 ） ，女 ，广 西 荔 浦人 ，硕 士 ，柳 州职 业 技 术 学 院讲 师 ，研 究 方 向 ： 太 阳 能及 电气 自动 化技 术 。
关键 词 ：塔 式 太 阳能热发 电；定 日镜 群 ；控 制 系统 ；设计 与应 用 中图分 类号 ：Ｔ Ｍ６ １ ５ ＋ ． １
０ 引 言
文献标 志 码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ６ ７ １ — １ ０ ８ ４（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ３ ９ — ０ ４
定Ｆ ｔ 镜是 塔式 太 阳能热 发 电系统 中的重要 部件 ，其 功能 是 跟踪 汇 聚 、反 射太 阳光线 到 吸热器 。定 日 镜 的控制 就是 随着 太 阳位置 的变化 ，实 时控制 和 调整定 日镜 镜 面转 动 ，使 太 阳光线 通过 镜面 正好反 射 到 固 定 的吸热 器 上 ，如 图 １ 所示 。由于太 阳位 置 每天 不 同时刻都 在变 化 ，且 吸热器 固定 不变 ，所 以 ，定 日镜要 跟 随太 阳位 置 的变 化 而实 时调 整 ，确 保 定 日镜 的反射 光线 方 向不 变 。因此定 日镜 的控制 是实 现塔 式太 阳能
太阳能塔式热发电系统定日镜控制
Ｅ Ｐ ＱＥ
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电流 传感 器 整 流
１定 日镜控 制 系统 结 构
图 １为定 口镜 控 制 系统 结 构 示 意 图 。 塔 式 热 发 电 站 的
图 ２ 定 ｆ镜 控 制 系 统结 构 不 意 图 ｛
图 １ 定 【镜 控 制 系统 结 构 示 意 图 ＿ ｉ
包 括 与 主控 部 分 独 立 的 整 流 滤 波 模 块 、 变 模 块 、 关 电 源 逆 开 模块 ， 还包 括 电 机 定 子 电 流检 测模 块 ， 机 位 置 检 测模 块 等 。 电 整 流 滤 波模 块 对 ３ ０ Ｖ二 相 正 弦 电 进 行 整 流 滤 波 后 ８ 三 得 到 ５ ３Ｖ直 流 电压 ， 为 ＩＭ 单 元 的 直 流 母 线 电 压 。 １ 作 Ｐ 开 关 电 源模 块 提 供 给 整 个 功 率 驱 动部 分 需 要 的 ± ５Ｖ、 １ ＋
文 章 编 号 ：０ ４ ７ １ （０ １ ０ — ０ ３ ０ １０ — ０ ８ ２ １ ） ６ ０７ — ｌ
２硬 件 设计
图 ２为定 日镜 数 亨 控 制 系统 结 构 示 意 图 ：
主 控 部分 ： 率驱 动 部 功
整 流
０引 言
在太 阳能 塔 式 热 发 电系 统 中 ， 日镜 是 将 太 阳光 反 射 到 定 反射 塔 上 的装 置 ， 塔 式 热 发 电 系 统 最 关 键 的 部 件 ， 日镜 是 定 性 能 是 影 响 太 阳能 电站 发 电 能 力 的重 要 因 素 ， 是制 约 塔 式 也 电站 容 量 的关 键 因 素 ： 由 于定 日镜 距 反 射 塔 较 远 ， 因此 要 求 其 具 备 很 高 的 精 度 ：本 系 统 通 过 将 太 阳 运 行 轨 迹 的 计 算 算 法 融 入 永磁 同步 电 动 机 的 伺 服 位 置 控 制 器 『实 现 对 太 阳位 １ １ 置 的 实 时跟 踪 ， 过 精 确 调 定 啊镜 位 置 跟踪 精 度 获 得 最 大 通 的 太 阳 光辐 照 利 用 效 率
塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究
塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
塔式太阳能热发电技术是其中一种高效利用太阳能的方法，而定日镜的自适应控制则是该技术中的一个重要研究方向。
塔式太阳能热发电利用大面积的反射镜将太阳光聚焦在一个集热器上，使其温度升高并转化为电能。
然而，由于太阳的位置和光线强度随着时间的变化而变化，定日镜需要不断调整角度和位置，以确保太阳光能够准确地聚焦在集热器上。
因此，定日镜的自适应控制对于提高塔式太阳能热发电系统的效率至关重要。
定日镜的自适应控制主要包括两个方面的内容：太阳位置的跟踪和反射镜的调整。
在太阳位置的跟踪方面，研究人员通过使用太阳传感器和反馈控制算法，能够准确地检测太阳的位置并实时调整定日镜的角度。
在反射镜的调整方面，研究人员通过使用电机和控制系统，能够实现定日镜的精确调整，使其能够根据太阳的位置和光线强度进行自适应地旋转和倾斜。
定日镜的自适应控制不仅需要在硬件上进行研究和改进，还需要在软件算法的设计和优化方面进行探索。
一方面，研究人员需要设计高精度的太阳传感器和反馈控制算法，以确保太阳位置的准确跟踪。
另一方面，研究人员需要设计高效的控制系统和优化算法，以实现定日镜的精确调整，提高塔式太阳能热发电系统的能量转换效率。
目前，塔式太阳能热发电定日镜自适应控制研究已取得了一定的进展。
研究人员们通过不断地实验和仿真，提出了一系列的自适应控制算法和优化方法。
这些方法不仅能够提高太阳位置的准确跟踪能力，还能够实现定日镜的精确调整，进一步提高塔式太阳能热发电系统的效率。
然而，塔式太阳能热发电定日镜自适应控制仍然存在一些挑战和问题。
例如，太阳位置的跟踪精度和反射镜的调整精度仍有待提高。
此外，定日镜的自适应控制系统的稳定性和可靠性也是一个重要的问题。
因此，未来的研究方向应该着重解决这些挑战和问题，进一步完善塔式太阳能热发电定日镜自适应控制技术。
定日镜自动跟踪实验设计与实现
实验 室设 备 因为成 本等 原 因 ， 不 能及 时更换 ， 但 是
技术 和研 究 问题却 在 不 断 更新 ， 如何 为 实验 室 增 添 新 的资源 和平 台 ， 值 得思 考 。课 题 组 多年工 作实 践表 明 ，
踪 系统需 求 ， 采用基 于 视 日运 动轨 迹 ， 根据 当前 时间算
用 。采用基 于 毕业设 计Hale Waihona Puke 生 的工作 来建设 实 验室 的方
系统 。基于 该研 究结 果 构 建 相应 实 验 方 案 ， 提 供本 科 生 学 习使用 ， 具体 包 括下 面 ２个 实验设 计 目标 ：
（ １ ）实 现 基 于 Ｓ ＴＣ Ｉ ２ Ｃ ５ Ａ６ ０ Ｓ ２单 片 机 完 成 定 日
出理论 位置 ， 控制 云 台实现初 始 跟踪 ， 然后基 于光 电反 馈， 控制 云 台实现 微调 跟踪方 案 ， 设计 定 日镜 自动 跟踪
基 于学 生 的毕业 设计 ， 为 实验 室 设计 新 的 实验 和 搭 建 新平台， 既锻 炼 了毕业 设计 学生 解决 实 际问题 的能 力 ， 又 丰 富 了实 验 室资 源和 平 台 ， 同时 提 供 的 实验 和 搭 建 的平 台 因为是 自行设 计 实 现 ， 便 于 二 次 开 发 和深 化 利
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈｅ ｈｅ ｌ ｉ ｏｓ ｔ ａ ｔ’ Ｓ ａ ｕｔ ｏｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｅ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｓ Ｔ Ｃ１ ２ Ｃ５Ａ ６ ０ Ｓ２ ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ ｃ ｈｉ ｐ ｍｉ ｃ ｒ ｏｃ ｏｍ ｐｕ ｔ ｅ ｒ ． Ｔ ｈｅ ｈｅ ｌ ｉ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ’ Ｓ ａ ｕｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ａｌ ｇ ｏｒ ｉ ｔ ｈｍ ｉ ｓ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｓ ｕｎ ａ ｎｇ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ａ ｎｄ ｐ ｈｏｔ ｏｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｅ ｅ ｄ ｂａ ｃ ｋ ． Ｄｅ ｍｏ ｎｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｓ ａ ｎｄ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｐｅ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ ｔ ｕｎｉ ｎｇ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ ｏｆ ｔ ｈｅ
基于单片机的定日镜阵列聚焦控制系统设计
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
Ｍａ ｖ ２ ０ １ ３
第４ １卷 第 ｌ ０期
Ｖｏ ｌ ＿ ４ｌ Ｎｏ ． １ ０
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ ４ ８
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｈ ｅ ｌ ｉ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ ａ ｒａ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ — ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ — ｌ ａ ｙ ｅ ｒ — ｎ ｅ ｔ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｒ ＴＵ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ＲＳ ４ ８ ５ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ Ｃ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｃ ａ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｃ ａ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｏ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｌ ｎ ｅ ｗａ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ－ ａ ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ＭＣ Ｕ ｉ ｎ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ
定日镜跟踪控制系统的研究
光传 感器 定位 直 射 阳光后 ， 阳光传 感器 云 台步进 电机 机组 的旋 转 角 度信 息 与阳 光传 感器 云 台的基 准信 息 比较 ，得 到阳 光入射 角 ｎ和 阳 光传 感器 云 台的偏 转角 度＋Ａ Ｑ。
跟踪 激 光器 云 台根据 阳光 入射 角 ａ及 阳光 传感 器云 台 的偏转 角 度＋Ａ Ⅱ，确 定 跟 踪激 光 角度 ，也 即阳 光 出射 角 Ｂ和跟 踪 激光 器 云 台的偏 转 角 度．△ ａ；当跟 踪 激 光器 云 台确定 了阳光 出射 角 Ｂ和 云 台偏转 角 度 一Ａ ａ以后 ，跟踪 激 光器 启 动 ， 以 出射 光 的光 路 ，照 射 汇 聚镜 。阳 光入射 角 ｄ＝阳光 出射 角 Ｂ。
从 动 镜 云 台驱 动 步进 电机 组 运 转 的 结 果数 据 ，反 馈 至 上位 机 控 制器 ， 以监 控从 动镜 群组 工作 状 态 ，从动 镜群 组完 成一 天定 日跟 踪周 期 ，依据 上位 机控 制器 的指 令 ，折 返至 起始 点 。从动 镜群 组规 模 ，依据汇 聚镜 汇 聚光 斑的精 度确 定 。
当 前 ，太 阳 能热 发 电按 照 太 阳 能采 集 方 式 的不 同， 可 以 分为 太 阳 能槽 式 发 电 、太 阳 能塔 式 热 发 电和 太 阳 能碟 式 热 发 电三 种 。 其 中 ，塔 式 太 阳 能 热 发 电控 制 系 统 中 ，定 日镜跟 踪 控 制 装 置 设 计 的 是 否合 理 至 关 重 要 ，因 为 只有 这 样 才 能 使 得所 有 定 日镜 都 能将 太 阳光 全 部 反 射 到 集 热 器 ，但 是 现 有 的 定 日镜跟 踪 控 制 技 术 大 多 采 用 定 日镜 单 镜 光 跟 踪 控 制方 式或 群 镜 时 控跟 踪方 式 ，这 些 方 法 用 于 大 规 模 镜 场 时 ， 成本 高 、跟 踪精 度 差 、 热 效率 低 ，更 大 的 问 题 是管 理维 护 成本 过 高 ，检 测维 修 困难 。
塔式太阳能定日镜聚光成像策略研究与控制系统设计
塔式太阳能定日镜聚光成像策略研究与控制系统设计《塔式太阳能定日镜聚光成像策略研究与控制系统设计》1. 引言塔式太阳能定日镜是一种利用太阳能的高效能源利用设备，通过镜面对太阳进行聚光，将太阳能集中在一个小区域内，从而提高能源利用率。
本文将重点研究塔式太阳能定日镜聚光成像策略，探讨其研究与控制系统的设计。
2. 塔式太阳能定日镜聚光成像策略的概念及应用塔式太阳能定日镜聚光成像策略是指利用定日镜对太阳进行聚光，将太阳能集中在接收器上，从而提高能源的利用效率。
该技术被广泛应用于太阳能发电、太阳能热利用等领域，具有重要的应用价值。
3. 研究与控制系统的设计3.1 成像策略的评估在设计塔式太阳能定日镜聚光成像策略时，需要全面评估不同的策略方案，包括静态聚光、动态聚光等，以确定最适合特定应用场景的策略。
3.2 控制系统的设计控制系统是塔式太阳能定日镜聚光成像的关键，需要设计精准的控制算法，以实现镜面精确对准太阳的目标，同时保证成像的稳定性和效率。
4. 定日镜聚光成像策略的研究进展近年来，关于塔式太阳能定日镜聚光成像策略的研究取得了一系列重要进展，包括优化算法、成像稳定性提高等方面的创新成果。
5. 设计实例分析通过具体的设计实例分析，可以更加深入地理解塔式太阳能定日镜聚光成像策略的应用，以及控制系统设计的关键技术。
6. 结论与展望塔式太阳能定日镜聚光成像策略及控制系统设计是一个复杂的课题，需要多方面的知识和技术的综合运用。
未来，随着科学技术的不断发展，定日镜聚光成像策略及控制系统设计将会迎来更多的创新和突破，为太阳能利用领域带来更大的发展空间。
个人观点：塔式太阳能定日镜是一项具有重要应用前景的技术，其聚光成像策略和控制系统设计对于提高太阳能利用效率具有重要意义。
通过深入研究和创新设计，可以进一步推动太阳能利用技术的发展，为清洁能源产业做出贡献。
总结：在本文中，通过对塔式太阳能定日镜聚光成像策略和控制系统设计进行全面的论述和分析，可以更全面、深刻地理解这一重要领域的技术应用和研究进展。
定日镜场硬件设备功能与简介
定日镜场硬件设备功能与简介汇报人：日期:CATALOGUE 目录•定日镜场硬件设备概述•定日镜场硬件设备详细介绍•定日镜场硬件设备的功能实现•定日镜场硬件设备的优化与改进建议•定日镜场硬件设备的应用与发展趋势01定日镜场硬件设备概述定日镜场硬件设备主要由定日镜、支撑结构、控制系统、定位系统等组成。
设备组成定日镜场利用定日镜反射太阳光，通过控制系统和定位系统精确控制反射光的方向和时间，实现高效集热。
工作原理设备组成及工作原理定日镜场硬件设备的主要功能是高效收集太阳光，并将其转化为热能，为工业或居民供热。
定日镜场硬件设备具有高效、稳定、可靠、长寿命等特点，同时具有较高的抗风、抗沙能力，适应性强。
设备的主要功能和特点主要特点主要功能设备的选型和使用环境根据实际需要，选择不同型号的定日镜和配套设备，以满足不同规模和效率的需求。
使用环境定日镜场硬件设备适用于各种气候和地理环境，如沙漠、高原、平原等，具有较广泛的应用范围。
02定日镜场硬件设备详细介绍控制器是定日镜场的核心设备之一，它负责整个系统的运行和控制。
镜场控制器的主要功能包括：控制太阳跟踪器、电力设备、数据采集与通讯设备等。
控制器还可以对太阳跟踪器进行高精度控制，确保定日镜场能够准确、稳定地跟踪太阳。
镜场控制器太阳跟踪器是定日镜场中最重要的硬件设备之一。
太阳跟踪器需要高精度和高效率的控制系统来支持其工作。
它的主要功能是跟踪太阳的位置，以确保定日镜场能够最大限度地接收太阳光。
跟踪器通常采用双轴跟踪系统，可以同时调整水平和垂直方向上的角度，以实现对太阳的高精度跟踪。
太阳跟踪器电力设备是定日镜场中必不可少的硬件设备之一。
太阳能电池板用于将太阳能转化为电能，储能电池用于存储电能，充电控制器用于控制电池的充电和放电。
电力设备它包括太阳能电池板、储能电池、充电控制器等。
电力设备需要高效率和高可靠性的设计，以确保定日镜场能够稳定地运行。
数据采集与通讯设备是定日镜场中重要的硬件设备之一。
基于S7-200的定日镜自动跟踪控制系统
基于S7-200的定日镜自动跟踪控制系统
李冰;刘石;李志宏
【期刊名称】《自动化与仪器仪表》
【年(卷),期】2012()5
【摘要】介绍了一种用于塔式太阳能发电的定日镜跟踪控制系统,该系统基于PSA 太阳位置计算模型,采用矢量分析方法,通过对定日镜运动特性进行分析,建立了定日镜法线双轴跟踪运动控制方程。
以S7-200作为控制器,设计了定日镜法线跟踪控制程序,实现定日镜的精确控制。
【总页数】3页(P146-148)
【关键词】S7-200;定日镜;双轴跟踪;塔式太阳能;PSA
【作者】李冰;刘石;李志宏
【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.定日镜自动跟踪实验设计与实现 [J], 宋亚男;罗鑫洪;罗顺;徐荣华;宋子寅
2.基于TMS320F2812 DSP的定日镜跟踪控制系统的设计 [J], 冯作全;贺成柱
3.定日镜自动控制系统设计应用 [J], 张长江;王杰;蔡朝刚
4.定日镜跟踪控制系统的研究 [J], 栾玉静
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参考文献(3条)
1.王炳忠 太阳辐射计算讲座第一讲太阳能中天文参数的计算[期刊论文]-太阳能 1999
2.敖荣庆 伺服系统 2007 3.柴瑞娟 西门子PLC编程技术及工程应用 2006
本文链接：/Periodical_tyn200903011.aspx
◇—— 的作用，通过年度订正、经度订正、时差订正，并
综合考虑海拔高度、大气质量等地理位置条件修正， 可以得到非常精确的太阳角度值用以自动跟踪控制。
图４坐标系东西、南北轴所确定的平面为定日 镜安装所在地的地平面，天顶轴与地平面垂直且通
其中正为真太阳时。
五整体功能保障及闭环反馈解决方案 控制系统室外机为能满足不同地理环境的使用
光热光伏一体化机系统由太阳能热水器及光伏 系统组成。太阳能热水器采用双内胆水箱进行热水 的储备，在水箱顶部面向太阳光的位置紧密结合两 块面积均等的太阳电池组件，在组件及太阳能热水 器边框周围安装ＬＥＤ灯（图２）。
一太阳能光热光伏一体机与建筑结合方案
光热光伏一体机可安装在建筑物的坡屋面或别
图１一体机效果图
统设定固定的时间值，每隔一定时间，系统间歇运 行。此方式方便、简单，节约电机的电能，但是随 着太阳的运动，镜子的部分反射光不能反射到吸热 器上，造成了浪费。连续式是指电机依太阳跟踪计 算值以连续低速的方式运行，进行太阳跟踪。此种 方式光斑效果更好，系统更加稳定、可靠，但是由 于电机时刻都在运行，要多耗费一些电能。
数，在规定的时间内完成一次循环测试，通过以上修
２００６．旺珀
万方数据
国—— 、－／ ＮＥＲＧＹ ３『２００９
定日镜自动控制系统设计应用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
张长江， 王杰， 蔡朝刚 山东德州皇明太阳能集团有限公司技术研发部
太阳能 SOLAR ENERGY 2009(3)
定日镜自动控制系统设计应用
山东德州皇明太阳能集团有限公司技术研发部一张长江王杰蔡朝刚
一前言 目前中国太阳能低温热利用已经走到了世界的
前列，中国的发展模式得到了世界的关注和认可， 然而我国的太阳能发电技术还只是处于起步阶段。 太阳能发电的两种形式是太阳能光伏发电和太阳能 热发电，太阳能热发电在国外有几十年的发展历史， 在我国还只是一个新兴的产业。太阳能热发电的三 种主要形式是塔式、槽式和碟式，其中塔式高温热 发电具有能大规模推广，实现产业化的优点，发展 前景比较广阔。
太阳角度计算、软件设计流程及闭环解决方案，通
是用于获得定日镜在跟踪太阳的过程中由于倾斜、重
过本文可以对太阳能塔式高温发电整体结构框架及
力变形等引起的跟踪偏差，由安装于吸热器下部的自
控制系统的设计要点有更深入的认识，为推广普及
板及光斑采集设备组成。定日镜场中的定日镜在正常
太阳能高温发电在国内的发展应用尽一份绵薄之力。
刚
二ｊ
灭程序初始化 ×时间＝５点
高度角＞Ｏ
到达自动跟踪点
— 陌磊］＝翩一
高度角＜０ 系统返回零点位置
图３
过坐标系原点。
图２
软件开发主要包括ＰＬＣ自动跟踪程序设计、伺
服电机程序设计及通讯配置。ＰＬＣ程序应用梯形图
语言编程，主要包含主程序、初始化程序、电机自
动跟踪程序及特殊工况保护程序。主程序负责太阳
北
目前，国际主流定日镜控制方式为程序控制，它通
定在支架上，通过传动系统的随时调整，将太阳入
过太阳的运动规律按时间计算出太阳的运行角度。
射光反射到吸热塔的集热器上，现在绝大部分厂家
该控制方式需要严格的机械加工精度保证，且长期
——＠—— 都采用超白玻璃镀银镜。控制系统采用方位、俯仰
双轴驱动的方式控制定日镜来自动跟踪太阳。目前， 国际上对定日镜的控制有断续式和连续式两种运行 模式。断续式指驱动电机并不连续转动，预先给系
太阳高度角ｈ的表达式： ｓｉｎｈ＝ｓｉｎ＆ｉｎＯ＋ｃｏｓ＆ｏｓＯＣＯＳ（．Ｏ
ｈ＝９００一氓图４） 太阳方位角的表达式：
ｓｉｎｈ ｓｉｎＯ——ｓｉｎ８
ｃｏｓｙ＝——鬲赢悉万一
（１）
‘
（２）
行框图如图３所示。
式中：ＩｚＩ为当地地理纬度ｌ ６为太阳赤纬角；ｔｏ
在本控制系统中，太阳角的计算具有至关重要
为太阳时角，上午为正，下午为负，ｏｊ＝１５（１２一功，
跟踪太阳时，总有一台定日镜处于ＢＣＳ光束校正状
态，ＢＣＳ的光斑采集设备记录该定日镜产生的光斑位 置，并将偏差存入对应的位置修正数据库。ＢＣＳ系统 每天对固定台数的定日镜进行修正数据采集，选中的 这些定日镜在一天当中离散地采集一定数量的修正参
参考文献 【１１王炳忠．太阳辐射计算讲座第一讲太阳能中天文参数的计算【Ｊ】． 太阳能，１９９９，０２：８—１０． 【２】敖荣庆．伺服系统ＩＭ］．航宅工业出版社，２００７． 【３】柴瑞娟．西门子ＰＬＣ编程技术及工程应用［ＭＩ．机械工业出版社，
电站的主要投资部分，数量多，占地面积较大，每 个镜子相对于吸热塔的位置都不一样，定日镜对太
图１定日镜
阳的跟踪效果将直接影响太阳能的利用效率。为确 保太阳能发电站的正常稳定运行，需要根据太阳的 运动规律制定适合的定日镜精确追日方式，确保将 太阳光反射后聚集到吸热器上。
定日镜控制系统通过控制多台定日镜将不同时 刻的太阳光线反射后聚焦至同一目标位置，实现多 组光线定点投射、叠加并产生高温。由于太阳高度 角和方位角每时每刻都在不停的变化，也就意味着
天顶轴
入射光线
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角度计算、太阳角度到电机运行速度转换、反馈数
据采集分析及其他辅助程序调配。初始化程序为系
统初始上电或系统因特殊情况重新上电后对系统当
西
图４
前运行状态判定，以选择合适的运行模式和运行方
法，使受控设备完成从停止状态到自动运行模式的 切换。电机自动跟踪部分由系统循环中断程序执行， 完成下一时刻太阳角度与当前角度差值的同时，完 成伺服电机参数计算，并对其内存区赋值。在６级 以上强风、强降雪等特殊工况时，将定日镜迅速恢 复至安全状态以对定日镜进行防护。系统主程序运
系统有方位初始、终点，俯仰初始、终点限位开关 信号，初始限位开关位置作为系统自动跟踪的运行
六结束语
参考零点，且和终点限位开关信号一起作极限位置
本文主要介绍了太阳能塔式高温发电采用俯
保护作用，避免系统过度转动对系统造成损坏。
仰、方位双轴驱动控制方式的控制原理、硬件组成、
闭环反馈采用ＢＣＳ即光束特征系统，它的作用
效果，增加散热风扇及低温补偿功能，用以（转下页）
万方数据
皇明集团■窦新民孔德霞 刘俊义
近年来，太阳能热利用与太阳能光伏发电产业 得到快速发展，也逐渐产生了把两种技术融合在一 起的新技术，这就是太阳能光热光伏一体化技术， 即太阳能热水器在提供生活热水的同时，也具有生 活照明功能。光热光伏一体机不仅实现了太阳热水 器的全自动运行，提供压力热水，而且把光热和光 伏有机结合在一起。太阳热水器上装有电池板和 ＬＥＤ轮廓灯、ｌｏｇｏ灯箱，电池板为ｌｏｇｏ灯箱和ＬＥＤ 轮廓灯提供能源，既省电又美化环境，同时丰富了 人民生活，如图１所示。
二系统运行原理 塔式太阳能电站主要由定日镜场和热电厂两部
分组成。它是利用几十或上百面可以独立跟踪太阳
的定日镜组成镜场，每面镜子将太阳光反射到固定
在吸热塔顶部的接收器上，由接收器将光能转换为
热能，并加热工质产生高温蒸汽推动汽轮发电机组
发电，从而将太阳能转换为电能。
定日镜是塔式太阳能热发电的关键部件，也是
运行使用过程中存在累计误差。为克服累计误差， 必须加入光线检测装置即闭环控制，定期或不定期 的对反射效果进行巡检校正，确保定日镜对太阳光 的反射效果。
万方数据
ＳＯＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ３１２００９
四控制系统硬件配置及软件设计
定日镜的控制系统采用西ｆ１－子Ｓ７－３００系列可编 程控制器，此控制器可实现太阳角度计算转换、伺 服电机速度位移等参数确定、编码器反馈信号接收 处理、自然气候条件判断以及闭环反馈信号收集等 功能，通过对定日镜运行过程测试分析，按照定日 镜不同的运行姿态对可编程控制器编程调试。可编 程控制器的计算结果及控制指令通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ．ＤＰ扩 展接口与伺服电机进行控制字与反馈信号的双向传 输，控制伺服电机按即定的目标和速度运行，达到 对日光的精确定位跟踪，系统最终由安放在监控中 心的监控电脑进行整体控制系统的时时监测管理， 系统运行原理图如图２所示。
墅的屋顶上，对建筑物起到装饰的作用，如图３所 示。产品与建筑物同时设计、施工、安装，达到真 正地与建筑完美结合。
１光伏系统与建筑相结合 把安装好光伏组件（平板或曲面板）的太阳能光 热光伏一体机，安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，
（接上页）保证高、低效果。
三太阳能自动跟踪系统设计
定日镜由支架、传动系统、反光镜及控制系统
每个定日镜入射光线的高度角和方位角也在不断变 化，但最终目标点的位置固定不变，这样反射光线 在理论上是不变的，由此可以根据太阳高度、方位
四部分组成，如图ｌ所示。支架是整个定日镜的支
角度计算出定日镜法线位置，从而实现精确定位。
撑部分，将各个部件稳定的连接在一起。反光镜固