[发明专利]一种用于碟式太阳能发电系统的追日控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，具体涉及一种用于碟式太阳能发电系统的追日控制方法。

背景技术

随着经济社会的发展，人类对能源提出越来越高的要求。当前我们的能源主要依赖煤炭，石油，天然气等化石燃料，一方面其储量有限，据估算，当前世界的石油储量仅够继续开采30年；另一方面化石燃料的燃烧将排出二氧化碳，硫的氧化物等有害气体，对环境造成污染。特别是近几年影响我国大部分地区的雾霾，主要就是由化石燃料的燃烧造成的。

基于目前全球能源紧缺的大背景，太阳能作为一种清洁能源，具有储量无限，无污染的优点，受到社会各国的广泛关注。通过理论分析，太阳能跟踪装置与太阳能非跟踪装置相比，前者的能量接收率比后者高出30％以上，因此精确的跟踪太阳方位很大程度上可以提高太阳能发电装置的发电效率。

目前，对碟式太阳能发电系统进行的追日控制方法大都受大气折射，时间累积误差，机械误差等原因而不能准确对碟架进行定位，从而在能量接收率上效果始终差强人意。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于碟式太阳能发电系统的追日控制方法，计算精度高，能在短时间内迅速使机械装置转动到指定方位点，提升太阳能的接收率。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于碟式太阳能发电系统的追日控制方法，包括以下步骤：

S1，在所述太阳能发电系统的发电机气筒壁上等分地排列热电偶传感器，形成热电偶传感器阵列；

S2，判断该太阳能发电系统所处的当前时间为夜晚还是白天；如为夜晚，该碟式太阳能发电系统直接进入风暴生存模式，停止对太阳的追踪；如为白天，则进行步骤S3；

S3，对该太阳能发电系统进行开环跟踪控制，通过天文算法计算当前时刻的太阳水平方位角θ_xa以及太阳俯仰角θ_ya,检测当前该太阳能发电系统的电机方位角θ_xc以及电机俯仰角θ_yc,采用PI算法控制碟架运转到目标位置，使得该碟式太阳能发电系统的聚光斑落入热电偶传感器阵列内；

S4，对该太阳能发电系统进行闭环跟踪控制，检测碟架的x轴的热电偶传感器输出电压V_xl、V_xr和y轴的热电偶传感器输出电压V_yl，V_yr；通过PI算法控制碟架转动，使太阳光垂直射入碟片，使得聚光斑落在热电偶传感器阵列中心位置；

S5,当系统运行在步骤S4时，系统实时监测聚光斑是否落在热电偶传感器阵列内和日射强度是否低于闭环跟踪门限值，当检测到聚光斑落在热电偶传感器阵列外或日射强度低于闭环跟踪门限值时，系统转入步骤S3开环算法进行控制，直到聚光斑落到热电偶传感器阵列内且日射强度值大于闭环跟踪门限值时，再切换到步骤S4。

PI算法采用非线性控制算法，能在短时间内指定电机迅速、稳定地、准确的转动到指定方位,通过对开环跟踪控制和闭环跟踪控制的相互切换，使得该碟式太阳能发电系统始终处于对太阳能的最佳接收方位，提高了太阳能的接收率。

进一步的，步骤S3包括以下步骤：

S3-1，从实时时钟模块配合GPS校正模块得到当前时间，根据当地经度，纬度，时区，海拔，坡度，旋转坡度，大气压，温度，大气层折射率，采用天文算法得到当前时间的太阳方位角θ_xa以及太阳俯仰角θ_ya；

S3-2，检测当前碟式太阳能发电系统的电机方位角θ_xc以及电机俯仰角θ_yc；

S3-3，计算水平方向的角度偏差θ_x＝θ_xa-θ_xc   (1)，

计算垂直方向的角度偏差θ_y＝θ_ya-θ_yc   (2)；

S3-4，将公式(1)、(2)进行非线性变换，变成对数域

lgθ_x＝lgθ_xa-lgθ_xc   (3)，

lgθ_y＝lgθ_ya-lgθ_yc   (4)；