[发明专利]太阳能对准与跟踪控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能对准与跟踪控制电路。

背景技术

太阳能热发电由于其发电方式与传统发电方式相似，具有并网容易、易于大规模推广等特点，在世界范围内得到了广泛关注。太阳能热发电主要有四类：太阳能槽式发电，太阳能塔式发电，太阳能碟式发电，太阳能烟囱发电。太阳能碟式发电是太阳能热发电方式中光电转化效率最高的一种方式，同时具有可标准化生产、灵活性高等特点，在未来将有很大的发展空间。通过旋转抛物面蝶形聚光器将入射太阳光聚焦到接受器中，加热工质，驱动发电机发电。太阳能碟式发电工作温度高，工作温度的变化将极大影响整个系统的工作状态，需对聚焦处温度实现实时控制，而最经济的办法是将其和太阳光跟踪系统结合起来。目前的跟踪技术国内外都做了大量的研究，如中国科学院上海物理技术研究所研制的两维程控太阳跟踪器，中国科学院理论物理研究所陈应天教授创新的提出数字化太阳跟踪和聚光理论，美国亚利桑那大学推出的采用铝型材框架结构的新型太阳能跟踪装置。但这些技术都是在非聚焦点处实施跟踪，无法实时反映出聚焦处的实际工作状况，这样就会导致跟踪反应速度也不快、跟踪精度不够高等缺点。

发明内容

本发明的目的是要提供一种使得太阳能跟踪控制系统跟踪反应速度快、跟踪精度高的太阳能对准与跟踪控制电路。

本发明实现上述目的的技术方案是，一种太阳能对准与跟踪控制电路，其创新点在于：包括至少三个热电偶温度传感器、中央控制单元、高度角角度传感器、方位角角度传感器、方位角驱动机构、高度角驱动机构、GPS模块和电源，所述热电偶温度传感器、高度角角度传感器、方位角角度传感器和GPS模块均与中央控制单元电连接，所述热电偶温度传感器传送温度信号至中央控制单元，所述高度角角度传感器传送高度角信号至中央控制单元，所述方位角角度传感器传送方位角信号至中央控制单元，所述GPS模块传送太阳坐标至中央控制单元，所述方位角驱动机构和高度角驱动机构均与中央控制单元的输出端电连接，所述电源为中央控制单元供电。

还包括显示电路，所述显示电路与中央控制单元的输出端电连接。

所述热电偶温度传感器采用K型φ1mm铠装热电偶或快速响应的膜片热电偶。

所述高度角角度传感器和方位角角度传感器可用光电角度编码器、电阻角度传感器、绕线电阻角度传感器。

   所述中央控制单元可采用PLC可编程控制器或单片机。

本发明在热电偶温度传感器捕捉到经反射镜聚光后的光斑温度并输出信号，经过中央控制单元对热电偶传感器的温度比较处理后，输出控制信号控制驱动电动机对聚光镜的微小调节，从而实现对太阳的精跟踪，它采用基于温度传感器的温度跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的方式，具有使得太阳能跟踪控制系统跟踪反应速度快、跟踪精度高等优点，可满足太阳能应用领域的需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细描述。

如图1所示，一种太阳能对准与跟踪控制电路，包括至少三个热电偶温度传感器1、中央控制单元U1、高度角角度传感器2、方位角角度传感器3、方位角驱动机构5、高度角驱动机构6、GPS模块4和电源8，所述热电偶温度传感器1、高度角角度传感器2、方位角角度传感器3和GPS模块4均与中央控制单元U1电连接，所述热电偶温度传感器1传送温度信号至中央控制单元U1，所述高度角角度传感器2传送高度角信号至中央控制单元U1，所述方位角角度传感器3传送方位角信号至中央控制单元U1，所述GPS模块4传送太阳坐标至中央控制单元U1，所述方位角驱动机构5和高度角驱动机构6均与中央控制单元U1的输出端电连接，所述电源8为中央控制单元U1供电。

还包括显示电路7，所述显示电路7与中央控制单元U1的输出端电连接。

所述热电偶温度传感器1采用K型φ1mm铠装热电偶或快速响应的膜片热电偶及其他形式的光热、光电阻传感器。

所述高度角角度传感器2和方位角角度传感器3可用光电角度编码器、电阻角度传感器、绕线电阻角度传感器。

   所述中央控制单元U1可采用PLC可编程控制器或单片机。

本发明应用在太阳能跟踪控制系统中，在使用的时候，首先通过读取GPS模块4的系统时间检测判断是白天还是黑夜。如果检测到是白天，系统则进行初始化。初始化完成后，通过GPS模块4实现视日运动轨迹粗跟踪，使热电偶温度传感器1捕捉到光斑，通过热电偶温度传感器1判断是晴天还是阴雨天。如果是阴雨天，系统就停止温度跟踪的精跟踪，自动转到视日运动轨迹跟踪方式完成跟踪。若阴雨天过后出现晴天，系统会自动启动温度跟踪模式，实现对太阳的精跟踪。这两种方式互相补充，确保跟踪器的效果最优化。本系统通过热电偶温度传感器1采集到的温度信号，并输入到PLC，PLC根据采集的温度信号进行处理，从而实现对步进电动机的控制，从而来调整本系统调整至对准太阳的位置，来实现对太阳高度角和方位角的高精度跟踪。