基于PLC的槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器單軸跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)-論文.pdf

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1、第14卷第5期科技和產(chǎn)業(yè)Vo1．14。NO．52O14年5月ScienceTechnologyandIndustryMay，2014基于PLC的槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器單軸跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)魯硯青，虎恩典(北方民族大學(xué)電氣信息學(xué)院，銀川750021)摘要：主要對(duì)基于PLC的單軸槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究，根據(jù)寧夏特殊的氣候環(huán)境采用南北水平單軸跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大大降低成本耗材，用s7—300軟件編程復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式作為控制中心。選用角度位移，光強(qiáng)和太陽(yáng)傳感器，用以應(yīng)變陰天晴天兩種狀況的使用，極大的提高了集熱器的使用效率更好的做的實(shí)時(shí)掌握跟

2、蹤情況。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能集熱器；PLC；單軸；寧夏；傳感器中圖分類號(hào)：TK515文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—1807(2014)05—0128—05太陽(yáng)能是一種清潔的能源，而且對(duì)其利用開(kāi)發(fā)時(shí)幾乎不產(chǎn)生污染。發(fā)展前景無(wú)限廣闊，是人類最佳的理想能源。然而它也存在著一些問(wèn)題，密度低、間歇性、空間分布時(shí)刻變化等，這就對(duì)太陽(yáng)能的利用率產(chǎn)生一定影響。通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，跟蹤系統(tǒng)是非常有必要的，它通過(guò)跟蹤太陽(yáng)光的直射方向獲得最大的輸出功率。目前，要對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行追蹤有圖1槽式拋物面集熱器結(jié)構(gòu)示意圖很多種方法，大體上分成兩種：一種是光電檢測(cè)追蹤，跟蹤

3、通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)方位角，高度角手動(dòng)另一種是視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤。本系統(tǒng)采用兩者結(jié)合進(jìn)行調(diào)整。雙軸追蹤系統(tǒng)要求入射光和主光軸方向的方案，以時(shí)日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤為主要控制核心，而反相同。饋裝置又運(yùn)用了部分光電檢測(cè)追蹤原理，二者結(jié)合，從以下方面考慮，選用南北水平式的單軸控制跟最大幅度降低跟蹤誤差，再加上因陰天考慮沒(méi)有足夠蹤。設(shè)計(jì)的集熱器跟蹤系統(tǒng)主要是在寧夏的6—9月光強(qiáng)而采用角度傳感器反饋，為未來(lái)跟蹤控制技術(shù)的期間使用，集熱的目的在于為太陽(yáng)能吸附制冷／空調(diào)研究提供了一些新的思路。系統(tǒng)提供充足的熱量。在夏至?xí)r南北水平的跟蹤具l跟蹤系統(tǒng)概述有極高的工作效率

4、如表1所示。寧夏氣候干燥少雨，1．1槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器太陽(yáng)照射時(shí)間長(zhǎng)，照射強(qiáng)度大等特點(diǎn)采用方法簡(jiǎn)單，選擇槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器因?yàn)槠浼庸ず?jiǎn)單軟件編程簡(jiǎn)潔的南北水平式跟蹤系統(tǒng)即可。而且其成本低且在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用。它由聚光鏡、接收他方式需要大量繁瑣公式計(jì)算，方位角和高度角均依集熱管，和跟蹤系統(tǒng)組成，如圖1所示(沒(méi)有畫出跟蹤靠不同原理自動(dòng)實(shí)施調(diào)整結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差且系統(tǒng))。槽式集熱器只能收集太陽(yáng)的直射光線，而對(duì)耗材量大成本高而且其他方式需要大量繁瑣公式計(jì)散射部分則無(wú)法吸收，因此跟蹤系統(tǒng)必須使集熱器主算，方位角和高度角均依靠不同原理自動(dòng)實(shí)施調(diào)

5、整結(jié)光軸(垂直于Y軸)指向太陽(yáng)，使其發(fā)揮到最大作用。構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差且耗材量大成本高由于銀川緯1．2單軸跟蹤控制系統(tǒng)原理度高，不能完全采用水平式，正午高度角不為90度會(huì)太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)通常分為單軸和雙軸兩種。單軸有一個(gè)傾斜角表2所示，每天調(diào)整集熱器使其在正午收稿日期：2013—12—15作者簡(jiǎn)介：魯硯青(1989一)，女，天津人，北方民族大學(xué)電路與系統(tǒng)學(xué)院，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)控制；虎恩典(1956一)，男，寧夏銀川人，北方民族大學(xué)電路與系統(tǒng)學(xué)院教授，研究生導(dǎo)師，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)。128基于PLC的槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器單軸跟蹤系統(tǒng)設(shè)

6、計(jì)時(shí)垂直于太陽(yáng)光線即正午高度角為9O度。表1幾種跟蹤方式太陽(yáng)能利用率春分夏至兩軸跟蹤式i00100南北地輛式100％91．8南北水平式95．496．5東西水平式74．975．1能傳感器反饋表2銀川六月到九月的正午高度角圖2跟蹤系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖正午正午正午正午赤緯角6它與所在地區(qū)無(wú)關(guān)，僅由日期決定，⑤太陽(yáng)時(shí)6月高度角7月高度角8月高度角9月高度角角ct，，⑥跟蹤角B。太陽(yáng)高度角和方位角計(jì)算如下：1日73．561日74．691日69．531日59．38sina—sin(9×3．14／180)sin(c?×3．14／180)+5日74．O65日74．37

7、5日68．455日57．8411日74．6211日73．6911日66．6911日55．48cos(9×3．14／180)×cos@×3．14／180)cos(m×15日74．8515日73．1115日65．4215日53．883．14／180)(1)21日75．O021日72．0421日63．4021日51．46．cos(×3．14／】80)sin(w×3．14／180)一—————25日74．9625日71．2125日61．9825日49．85C0S?？?，．上4萬(wàn)／lU—一29日74．8O29日7O．2829日6O．5129日48．24(2)

8、31日69．7931日59．76在銀川緯度西為38．45赤緯角可按下式計(jì)算：2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一23．45sin(360×—284+id一．