MOTEC伺服与运动控制在太阳追踪控制系统的应用

• 关键词：太阳追踪控制系统,追日控制系统,光伏发电跟踪系统
• 摘要：该控制系统主要针对集热器测试系统中集热器转台跟踪太阳方位角、高度角。 控制系统根据计算的太阳轨迹，每隔几秒钟发送位置指令给驱动器，实现方位角和俯仰角的调整。机械末端安装有编码器，检测实际角度，如果实际角度没有达到，控制系统计算出偏差后在进行校正。日落后，跟踪系统停止工作，并返回到初始位置，第二天继续跟踪。

0 概述

       该控制系统主要针对集热器测试系统中集热器转台跟踪太阳方位角、高度角。

控制分手操控和自动控两种方式：

    自动方式：自动跟踪方式主要完成的功能是根据当地的地理位置和时间，利用天文学公式计算的到跟踪器的方位角和俯仰角，并由此控制方位电机和俯仰电机。跟踪器每10秒做一次跟踪计算以修正方位角和俯仰角。

    手动模式：通过手操盒控制方位电机和俯仰电机

1 追踪原理

                          图一 地平坐标系

根据球面三角形的余弦定律可求得太阳的高度角和方位角：

高度角 α=arcsin(sinΦsinδ+cosΦcosδcosω)

方位角 β=arcsin(cosδcosω/cosα)

式中：Φ  当地纬度

      δ  太阳赤纬角

      ω  太阳时角

       由坐标计算公式可知，太阳轨迹位置只由观测点的地理位置和标准时间来确定。初始化安装时，俯仰轴和方位轴的初始位置和地理南北线重合，指向北方，通过水平校准仪器使设备底座保持水平。在应用中，全球定位系统可为系统提供精度很高的地理经纬度和当地时间，控制系统则根据提供的地理、时间参数确定太阳的实时位置，以保证系统准确定位和跟踪的高准确性和高可靠性。控制系统根据计算的太阳轨迹，每隔几秒钟发送位置指令给驱动器，实现方位角和俯仰角的调整。机械末端安装有编码器，检测实际角度，如果实际角度没有达到，控制系统计算出偏差后在进行校正。日落后，跟踪系统停止工作，并返回到初始位置，第二天继续跟踪。

3 系统示意图

4 设备图片