基于STM32 的塔式太阳能热发电定日镜双轴控制实验系统设计与实现

冯 涛，李 擎，王常策，崔家瑞，潘月斗，库都斯

（北京科技大学a.自然科学基础实验中心；b.自动化学院，北京 100083）

0 引言

资源枯竭已经成为当前制约人类经济社会持续发展的重大困扰和难题，太阳能热发电技术因其显著的优点而成为新能源开发和利用的重要发展方向［1-4］。太阳能热发电系统有多种形式，其中塔式太阳能发电系统是通过大规模的反射镜群将太阳光聚焦到发电场中央集热塔顶部的接收器上，对其中的工质进行高温加热产生蒸汽来驱动发电机发电，实现太阳能到电能的转换。这种太阳能热发电形式因其热传输路径短、发电效率高、热损耗小等特点成为世界各国研究的重点［5-6］，其中定日镜对太阳位置及光线角度的持续精确跟踪是塔式太阳能热发电系统中的重点和难点［7-9］。由于需要对太阳的高度角和方位角进行同步跟踪，塔式太阳能热发电的定日镜需要实现双轴独立控制，由独立的步进电机分别控制定日镜的水平角度和俯仰角度以实现对太阳追踪。

目前市面上成品的运动控制器均采用ARM/DSP+CPLD/FPGA的架构，这种架构具有极强的运算能力，能够实现4 轴甚至6 轴的曲线、圆弧插补［10-11］。定日镜的运动控制只需要2 轴插补，使用成品运动控制器性能严重过剩。对于塔式太阳能热发电场来说，其定日镜规模庞大，考虑到镜群组网和远程控制的要求，定日镜运动控制系统占电场总体建设成本的比例较大，采用这种成品的运动控制器会造成极大的成本压力。……