碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统技术方案

本实用新型专利技术的目的在于提供一种碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统，以提高对日跟踪的精度。其包括安装在集热器上的、对称分布于集热器的受热点的东侧、西侧、南侧、北侧的测温元件，比较元件，脉冲装置，驱动器以及动力装置；其中，东侧测温元件和西侧测温元件的温度信号输入到比较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器，驱动器输出方位角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行方位角的调整；南侧测温元件和北侧测温元件的温度信号输入到比较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器，驱动器输出高度角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行高度角的调整。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能发电系统的对日跟踪的控制系统。
技术介绍
碟式太阳能热发电系统利用自动跟踪太阳的聚光器将太阳能聚集到热机的集热器，从而加热斯特林发动机进行运动做功，发动机拖动发电机，从而实现发电。聚光器的镜面为抛物面，对日跟踪常用的方案是采用定时跟踪方式，光敏传感器跟踪方式或定时跟踪方式与光敏传感器相结合的跟踪方式。光敏传感器跟踪方式是在抛物面开口边的东、西、南、北位置上设置光敏器件(常用光敏电阻)，分别检测照射到这四个点上的光的强度，用四点的光强度是否一致来确定抛物面中轴偏向何处。这种方案理论上可行，但实际上要求测量的灵敏度极高，检测设备要求放大倍数很高，因此容易受到干扰而不太实用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统，以提闻对日跟踪的精度。为实现所述目的的碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统，该碟式太阳能热发电系统包括聚光器以及集热器，其特征在于，该四象限测量控制系统包括安装在集热器上的、对称分布于集热器的受热点的东侦彳、西侦彳、南侧、北侧的测温元件，比较元件，脉冲装置，驱动器以及动力装置；其中，东侧测温元件和西侧测温元件的温度信号输入至批较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器，驱动器输出方位角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行方位角的调整；南侧测温元件和北侧测温元件的温度信号输入到比较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器 ，驱动器输出高度角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行高度角的调整。由测温元件来替代传统的光敏元件，这使得测量精度被提高。本技术的前述目的、特征和优点将在后述的实施例中详细说明。附图说明图1是本技术实施例中碟式太阳能热发电系统对日跟踪的动作原理图。图2是本技术实施例中碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统的工作原理图。图3是本技术实施例中碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统的高度角偏差调节回路的示意图。图4是本技术实施例中碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统的方位角偏差调节回路的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术，但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本技术的保护范围。如图1所示，碟式太阳能热发电系统包括聚光器1，支撑聚光器I的立柱2，聚光器I和立柱2之间通过转向节连接，转向节使得聚光器I可以在东西方向转动，即绕O点进行平面内的转动，该转动可以通过聚光器I的高度角α来表达，高度角α为聚光器I的中轴11与水平方向的夹角。转向节还使得聚光器可以在在南北方向转动，即绕立柱2的转动，该转动可以通过聚光器I的方位角β来表达。根据地球物理学的原理，应用解析几何的分析方法，可以推导出地面上的任何一点(用经度、纬度表示)，看到太阳的高度角等基本算式。太阳的高度角，可以由下式确定Sin ( a ) =sin ( Y ) sin ( δ ) +cos ( Y ) cos ( δ ) cos (ω)上式中:α为高度角；Y为地面上一点的纬度；δ为地球在某一天的赤纬角；ω为地球上一 点的某一天的时角。赤纬角δ可用Cooper (库柏)方程近似计算，即δ =23.45sin (360* (284+n) /365)η 为一年中的日期天数。 更为精确的计算，可用下面算是近似，即δ =23.45sin (Ji /2* ( a /N1+ α 2/Ν2+ α 3/Ν3+ α 4/Ν4))α i为从春分日开始计算的天数；Ν1=92.975为从春分日到夏至日的天数；α 2为从夏至日开始计算的天数；Ν2=93.629为从夏至日到秋分日的天数；α 3为从秋分日开始计算的天数；Ν3=89.865为从秋分日到冬至日的天数；α 4为从冬至日开始计算的天数；Ν4=89.012为从冬至日到春分日的天数；在春分日Ct1=O,依次类推。该式计算精度比Cooper近似式提高5倍。太阳的方位角，用下式确定表示:Sin ( β ) =cos ( δ ) sin (ω) /cos ( α )日出、日落的时角:由于日出和日落，太阳的高度角a=0°，COS(U))=—tan(E))tan(5)，显然时角对称时角。日照时间:是日落时间减去日出时间，再除以15°。在图1中，没有示出的是，驱动聚光器的动力装置可以是步进电机和蜗轮蜗杆减速机构，蜗轮蜗杆减速机构具有止逆的功能，这使得聚光器受到风力作用后可以保持控制位置不变(抛物面因自身强度的原因可能会引起朝向变化)。对于步进电机的功率选择，由于抛物面旋转速度比较小，且又有蜗轮蜗杆的减速，因而驱动电机功率可以选的比较小，只要考虑满足当出现异常情况，需快速将抛物面停止在安全位置时所需的功率。聚光器I的实际转动位置的测量可以由角度编码器实现。对于跟踪太阳的高度角α的控制可以采用闭环控制，即根据前述公式确定α，然后利用脉冲装置输出控制脉冲信号至电机驱动器，电机驱动器再输出驱动信号至高度角步进电机，高度角步进电机驱动聚光器I进行南北方向的转动，再通过高度角测量编码器来测量聚光器I的实际转动的转动角度，利用比较元件将高度角测量编码器的输出信号与目标值进行比较，若有偏差，则输出反馈信号至脉冲装置。同样的，对于跟踪太阳的方位角β的控制可以采用闭环控制，即根据前述公式确定β，然后利用脉冲装置输出控制脉冲信号至电机驱动器，电机驱动器再输出驱动信号至高度角步进电机，高度角步进电机驱动聚光器I进行东西方向的转动，再通过方位角测量编码器来测量聚光器I的实际转动的转动角度，利用比较元件将方位角测量编码器的输出信号与目标值进行比较，若有偏差，则输出反馈信号至脉冲装置。对于方位角、高度角的转动调节，可以分别利用动力装置来实现。如图2所示，由于实际对日跟踪工作中，聚光器I的抛物面会受到外部作用的影响(比如，风力影响，甚至下雨或下雪等因素)而发生其中轴11偏离太阳光射线方向(即中轴与太阳光线不平行)，在图2中虚线表示中轴11和太阳光不平行的情况，实现表示二者平行的情况，若二者不平行就会影响光热转换的效率，换句话说，聚光器I聚集的光通量没有达到最大值。这是所不期望的，因此需要在前述跟踪方案的基础上，还需要进行调整，已使得中轴11与太阳光线平行。借助于图1，根据本技术的中碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统，其包括在聚光器I的焦点12 (如图所示，其位于中轴线11上)的东、西、南、北侧分别布置的测温元件122、124、121、123 (例如为热电偶)，在图1中焦点12与集热器(图中没有示出)的受热中心重合，即测温元件122、124、121、123是布置在集热器的受热中心的东西南北，并且是以受热中心对称分别。用于测温元件122、124、121、123测得的四点的温度是否一致来确定聚光器I的抛物面的中轴11是否偏离太阳射线方向。即如发生抛物面向北方向偏离，那么抛物面北半面受光面积偏大，接受光本文档来自技高网...

【技术保护点】
碟式太阳能热发电系统对日跟踪的四象限测量控制系统，该碟式太阳能热发电系统包括聚光器以及集热器，其特征在于，该四象限测量控制系统包括安装在集热器上的、对称分布于集热器的受热点的东侧、西侧、南侧、北侧的测温元件，比较元件，脉冲装置，驱动器以及动力装置；其中，东侧测温元件和西侧测温元件的温度信号输入到比较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器，驱动器输出方位角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行方位角的调整；南侧测温元件和北侧测温元件的温度信号输入到比较元件，比较元件输出温差信号到脉冲装置，脉冲装置输出脉冲信号到驱动器，驱动器输出高度角偏差信号至动力装置，以使动力装置驱动聚光器进行高度角的调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建农，
申请(专利权)人：浙江同景科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：