[发明专利]一种定日镜跟踪误差校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于塔式太阳能热发电系统中的定日镜跟踪误差的校正方法。

背景技术

塔式太阳能热发电站的工作原理是：通过定日镜将太阳光集中反射到安装在高塔上的吸热器产生高温，利用高温加热工作介质来发电。提高定日镜跟踪精度是塔式太阳能热发电领域重要的研究课题。

通过天文公式可以精确计算出定日镜当前应处的位置，计算精度可以非常高，如：Ibrahim Reda 2004发表于太阳能杂志76期上的太阳公式，精度可以达到万分之三度。然而在制造、安装以及运行定日镜的过程中，不可避免地存在各种各样的误差，如：定日镜的水平旋转轴应该与水平面垂直，俯仰旋转轴应该与水平面平行，然而制造安装过程中，绝对的垂直和平行是做不到的，并且精度要求越高，成本也就越高。由于多种影响跟踪精度的因素存在，定日镜的跟踪精度往往比较低，虽然不会偏离目标中心太远，但也不能满足发电的需要，因此需要有其它的提高跟踪精度的方法。到目前为止，提高定日镜跟踪精度的方法有很多种。

美国专利4,564,275：《AUTOMATIC HELIOSTAT TRACK ALIGNMENT METHOD》提出的跟踪误差校正模型通过预估定日镜立柱的倾斜角度及其它误差参数，将这些参数带入数学模型进行计算，从而得到模拟的跟踪误差，将这些误差与CCD相机采集得到的跟踪误差进行比较，直到得到最为接近的校正参数。如果校正参数正确，定日镜就可以准确跟踪太阳，在相当长的时间内跟踪误差值都很小。但是，由于定日镜产生跟踪误差的因素很多：1)定日镜立柱倾斜安装，2)重力变形，3)风速风向等。预估这此误差是非常困难的，因而美国这个专利所提及的定日镜跟踪误差校正方法难以实现完全的自动化。

中国专利200810025001.6《一种定日镜跟踪控制装置及其控制方法》，采用开环与闭环相结合的方法，每一台定日镜配一只四象限太阳位置传感器来校正跟踪误差。与美国专利4,564,275相比，由于每一台定日镜都安装了一台四象限太阳位置传感器，因此每一台定日镜都可以根据太阳位置传感器的信号，随时校正跟踪误差，跟踪精度取决于传动精度及太阳传感器的灵敏度。但用这种方法校正跟踪误差的成本要比用美国专利4,564,275方法校正跟踪误差的成本高很多。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术难以实现全自动检测并校正定日镜跟踪误差的缺点，提出了一种低成本、全自动、高精度的定日镜跟踪误差的校正方法。

本发明采用以下技术方案：

本发明是基于机器视觉的，通过图像采集与处理系统检测得到某台定日镜全天多个时刻的跟踪偏差角度，或者用该台定日镜前一天或前几天在多个时刻检测得到的跟踪偏差角度作为当天的跟踪偏差角度，通过插值得到该台定日镜当天的跟踪偏差曲线，根据所述的跟踪偏差曲线修正该台定日镜的当前角度，使该台定日镜的光斑可以基本准确地打到目标位置。

本发明通过对定日镜跟踪误差一年多天，一天多次的检测来得到定日镜多个时刻的跟踪偏差角度，通过对一年或多年的该台定日镜跟踪偏差角度数据分析处理及曲线拟合得到该台定日镜每天对应的跟踪偏差曲线。如此可得到每一台定日镜每天对应的跟踪偏差曲线，利用此跟踪偏差曲线调整每一台定日镜的当前角度，使每一台定日镜的光斑可以更加准确地打到目标位置。

本发明基于定日镜的跟踪偏差角度在短时间(如：半个小时)内变化较小，相邻几天(如：15天)同一时刻的跟踪偏差角度的变化不大的特性，将全天划分成几个时长相等的时间段。在每个时间段中都通过检测得到一个跟踪偏差角度，如果当天在该时间段中没有跟踪偏差角度的检测结果，则将该时间段在前一天或前几天检测得到的跟踪偏差角度当作当天的跟踪偏差角度。如果当前时间段没有检测结果，并且定日镜是第一天运行，就用当天前面一个或前面几个时间段检测得到的跟踪偏差角度当作该时间段的跟踪偏差检测结果。跟踪偏差角度的缺省检测时刻是该时间段的中点时刻，缺省的跟踪偏差角度是零度。