碟式太阳能聚光器跟踪系统研究(上)

湖南科技大学 湖南省机械设备健康维护省重点实验室 ■ 彭长清 彭佑多 谢伟华 尹喜 黄军卫

一 引言

碟式太阳能热发电是太阳能热发电中光电转换效率最高的一种方式，跟踪太阳可大大提高碟式太阳能的利用率。香港大学建筑系的SCM HUI和KP Cheung教授研究了太阳光角度与太阳能接收率之间的关系，研究表明：跟踪与非跟踪太阳时能量接收率相差37.7%，精确地跟踪太阳可大大提高接收器的热效率[1]。据国外研究，单、双轴跟踪系统与固定式系统相比分别能增加25%和41%的功率输出[2]。虽然跟踪系统与固定式系统相比更复杂、成本更高，但它可通过增加年输出功率而有效降低成本。因此，研究碟式太阳跟踪控制意义重大。

本文概括总结了太阳跟踪系统的主要控制方式和控制结构，重点阐述了目前在太阳跟踪系统中普遍采用的光控、程控和混合控制方式。分析了碟式热发电系统中光控+时控+GPS控制的新型混合控制方式，并根据太阳跟踪系统存在的主要问题，提出了碟式太阳能聚光器跟踪系统的研究关键。

二 跟踪控制方式及研究概况

1光电传感器跟踪控制方式(光控)

光控是把来自不同位置的光电传感器上的太阳辐射强度模拟信号放大处理后送入模数转换器转换成数字信号，再送入处理器，处理器比较两组偏差信号的正负和大小后输出相应的相序代码，控制步进电机动作，从而驱动机械执行机构的转向和角度来控制聚光器运动，使其始终正对着太阳。……