斯特林太阳能发电阳光跟踪控制系统设计_申涛

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1、ValueEngineering·45·斯特林太阳能发电阳光跟踪控制系统设计SunlightTrackingSystemforStirlingSolarPowerSystem申涛SHENTao；刘建设LIUJian-she；田军委TIANJun-wei（西安工业大学机电工程学院，西安710032）（SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，Xi'anTechnologicalUniversity，Xi'an710032，China）摘要：针对碟式斯特林太阳能发电系统阳光跟踪问题，设计

2、了基于DCS体系的阳光跟踪控制系统。该系统采用PSD传感器和硬件计算电路实现光电检测，采用ARM处理器实现UI控制器模块、数据中心模块和运动控制模块的设计，各模块独立完成运算和处理功能，通过CAN总线进行通讯。在所设计硬件平台上，设计光电跟踪测控程序和视日运动轨迹跟踪程序。所设计测控系统成功应用于实际斯特林太阳能发电系统，运行稳定可靠，精度高。Abstract:Forproblemofsunlighttracking,anewsunlighttrackingcontrolsystembasedonDCSstructureisd

3、esigned.PSDpositionsensorisselectedandcorrespondingcalculationcircuitisdesigned.ThecontrolsystemincludesUIcontroller,calculationcenterandmotioncontroller,eachofthemisdesignedbasedonARMprocesser,andCANbusisusedtotransferdataandcommands.Photoelectrictrackingprogramand

4、solarorbittrackingprogramaredesignedbasedondesignedhardware.ThemeasuringandcontrolsystemhasbeenusedonStirlingsolarpowersystemsuccessfully,andthesystemoperationisstableandreliable,thetrackingprecisionishigh.关键词：斯特林发动机；太阳能；光电跟踪；运动轨迹跟踪；ARMKeywords:stirlingengine；solar；

5、photoelectrictracking；motionorbittracking；ARM中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）27-0045-03!0引言#-1L#θ=tan（x）#x斯特林太阳能发电是一种热能发电方式，该方式以太##H"（2）#阳热能作为斯特林发动机的动力来源，从而带动发电机进#-1Ly#θ=tan（）##y行发电[1-4]。和传统的光伏发电相比，斯特林太阳能发电的$H式中：L为光斑沿x向偏离量，L为光斑沿y向偏效率要比光伏发电要高，同时成本比光伏发电要低。由于xy这些

6、优点，今年来斯特林太阳能发电系统受到越来越多的离量。关注。检测到太阳偏离角后，控制系统调节执行机构，将光目前斯特林太阳能发电系统主要采用碟式结构。碟式斑调整到中心位置。系统控制原理如图2所示。结构通过反光镜将太阳光聚集在集热盘上，利用集热盘的高温热能作为斯特林发动机的动力来源。为了实现太阳能利用率极大化，碟架需要动态的跟踪太阳位置，这样对于碟式斯特林太阳能发电系统来说，高精度的阳光检测传感器和完善的控制系统对发电效率影响很大。本文在碟式太阳能发电系统基础上，研究设计了阳光检测电路，并对整个太阳跟踪系统的硬件和软件进行了设计。2

7、光电检测部分1阳光跟踪原理光电检测部分主要完成光斑位置检测，为控制系统提本系统阳光跟踪是通过透光孔透射光斑，通过传感器供实际太阳位置，供控制系统判别控制。光电检测部分传检测光斑和中心位置的偏差，计算太阳方位并进行太阳跟感器采用PSD传感器。PSD（PositionsensitiveDetectors）是踪。检测原理如图1所示。一种新型的半导体光电位置敏感器件，它能把成像在敏感设暗室高度H，光斑和中心面上的光斑位置信号转换为电信号输出，该传感器抗干扰轴线偏差L，则太阳偏差角度为能力强、分辨率高、精度高、响应快，特别适合用于跟踪太

8、θ=tan-1（L）（1）阳光线[5][6]。传感器外观如图3所示。HPSD有X1、X2、Y1、Y2光电传感器检测到的光斑坐四个电极输出引脚，将PSD标是二维的，因此太阳偏差角通传感器放入开有一个光孔过θx和θy表示，因此式（1）扩展的暗盒内，当一束光落在为式（2）：PSD上