[发明专利]一种反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统，包括：一个远程监控计算机、一个ZigBee无线通信装置、一个太阳能利用装置、多个平面镜反射聚光装置及与之相匹配的多个聚光跟踪控制器，其特征在于：所述远程监控计算机通过ZigBee无线通信装置分别与多个聚光跟踪控制器和太阳能利用装置连接，读取各个聚光跟踪控制器和太阳能利用装置的运行状态信息；所述聚光跟踪控制器根据设定指令驱动平面镜反射聚光装置，将太阳光反射到太阳能利用装置；所述太阳能利用装置由一个光伏装置或光热装置和一个数据采集装置构成，所述的光伏装置或光热装置的空间位置是固定不变的。

2.根据权利要求1所述的反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统，其特征在于：所述聚光跟踪控制器由微处理器电路连接光强检测电路、实时时钟电路、初始姿态校准电路、机械极限位置限位开关电路、电机驱动电路、光电编码电路和ZigBee无线通信模块组成；

所述光强检测电路用于判断光照条件是否符合跟踪光照强度门限；所述实时时钟电路提供日历及时间，用于计算太阳位置以及判断是否符合设定跟踪时间；所述初始姿态校准电路用于将平面镜的方位角和高度角都校准为0度，以消除前一天跟踪产生累计误差；所述机械极限位置限位开关电路用于防止电机失控所导致的装置损毁；所述电机驱动电路用于驱动电机旋转，改变平面镜的高度角和方位角；所述光电编码电路用于读取两个电机旋转角度并换算为平面镜的高度角和方位角实际值；所述ZigBee无线通信模块用于与远程监控计算机交互信息。

3.根据权利要求1所述的反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统，其特征在于：所述平面镜反射聚光装置包括平面镜、供平面镜安装就位的定位机构、以及驱动定位机构动作以使得平面镜将太阳光反射到太阳能利用装置处的驱动机构。

4.根据权利要求3所述的反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统，其特征在于：所述定位机构包括与水平面相平行的X轴和与水平面相垂直的Z轴，所述X轴设置在Z轴的顶部，且所述平面镜固设在X轴上；平面镜的镜面法线在水平面上的投影线与指向正东方向的线之间的夹角构成平面镜方位角（∠DOB1）,平面镜的镜面法线与水平面之间的夹角构成平面镜高度角（∠BOB1）；所述机械传动装置带动X轴和Z轴旋转使得平面镜方位角（∠DOB1）在0～180°、平面镜高度角（∠BOB1）在0～90°之间可调。

5.根据权利要求3所述的反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制系统，其特征在于：所述驱动机构包括驱动X轴旋转的第一电机及机械传动装置，还包括驱动Z轴旋转的第二电机及机械传动装置；所述X轴和Z轴分别设定一对正、反方向旋转的机械极限位置和一个初始姿态校准位置，且X轴和Z轴分别安装有所述的两个机械极限位置限位开关电路和一个初始姿态校准电路；所述X轴和Z轴上均安装有用于测量机械轴旋转角度的光电编码电路。

6.一种反射式多平面镜太阳能聚光跟踪控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）微处理器电路读取实时时钟电路提供的时间，若符合设定跟踪时间，则聚光跟踪控制器开始跟踪，并转入步骤2）；若不符合设定跟踪时间，聚光跟踪控制器等待跟踪；

2）聚光跟踪控制器开始跟踪后，首先由微处理器电路通过电机驱动电路驱动两机械轴旋转至初始姿态校准位置，然后初始化光电编码电路计数，消除累计误差，并转入步骤3）；

3）微处理器电路读取光强检测电路提供的光照强度，若高于设定跟踪光照强度，聚光跟踪控制器继续跟踪，并转入步骤4）；若低于设定跟踪光照强度，聚光跟踪控制器再次执行步骤3，即微处理器电路再次读取光强检测电路提供的光照强度，并与设定跟踪光照强度进行比较；

4）微处理器电路根据实时时钟电路提供的时间，计算太阳位置，并转入步骤5）；

5）微处理器电路根据太阳位置、太阳能利用装置位置，计算平面镜将太阳光反射到太阳能利用装置的目标姿态和目标姿态所对应的光电编码电路计数值，并转入步骤6）；

6）微处理器电路根据当前光电编码电路计数值和目标姿态所对应的光电编码电路计数值，通过电机驱动电路驱动两机械轴旋，带动平面镜旋转至目标姿态，并转入步骤7）；

7）平面镜旋转至目标姿态后，重复执行步骤3）-6）直至微处理器电路读取实时时钟电路提供的时间不在跟踪时间段内以后，聚光跟踪控制器停止跟踪，并等待至第二天跟踪起始时间段。