中北大学 036000
摘要：随着传统能源的没落与新能源的兴起，太阳能发电逐渐成为市场上的香饽饽，也成为了新能源的代名词。我们在对太阳能发电的利用主要有两种形式：分别是利用光能与太阳散发的热能。下文将以热能为研究对象，重点探讨碟式太阳能的工作机制与应用原理。
碟式太阳能跟踪控制系统在市场上占有很大的比重，该装置通过操控电机的转动方向与角度，对太阳的相对运动进行准确跟踪，也通过这样的检测运动，保证接收装置对太阳光的接受始终处于垂直方向，使得能量聚焦于固定焦点上，垂直的接受方式可以增大对太阳光的利用效率，维持太阳能热供电的需求。利用PLC技术以及触屏方案对整个测控系统进行远距离的监视，数据信息的传递通过以太网进行共享。
关键词：太阳能发电系统，伺服装置，PLC
1 引言
1.1 研究背景
随着科技革命的到来与进行，人类社会的生产力获得空前的发展，其中支撑这一发展的基础就是能源，这也是当前决定我国生产总值的最重要的因素。目前，使用最广泛的能源仍然以不可再生能源为主，如煤炭、石油、天然气等，然而作为不可再生能源其储量是有限的，终有一天会消耗殆尽。另一方面，空气中二氧化硫、二氧化氮的含量也会增加，二者是引起酸雨的主要物质，酸雨对水生物、陆生物以及人类的健康都会造成严重危害。由此可见，开发和利用可再生且清洁的能源变得非常迫切。可再生能源包括太阳能、风能等，其中太阳能的开采和利用相对简单可靠，它可以有效地解决能源危机和环境污染。
纵观全世界的科技发展，现阶段对于太阳能的高效率应用依然停留在理论阶段，在实际中仍然没有做到高效率吸收，这也是世界各国与科学家一直在研究的热点话题。
1.2 国内外研究现状
太阳能作为我们常用的一次能源与可再生能源，将会是未来社会的能源之王，在社会各领域均会得到广泛的应用，无论是军事，科技，教育，国防，甚至是前沿的移动通讯领域。目前我国对于太阳能应用的发电系统网络也在逐渐形成，现在其存在的主要形式是碟子型，具有变速快，效率高的特性，处于西北地区，适合小规模的局部分散供电。
1.3 研究的目的和意义
考虑到中国多种太阳能技术应用程序的开发现状，目前只有槽型聚焦系统实现了商用化，其余两个已进入商用化可能性和前景演示阶段。这三个系统仅用太阳能就可以运行，燃料混合系统(如天然煤气和生物质气)的完善性优点。太阳能热发电系统工作时，碟式太阳能热发电系统之所以发电效率高一部分是因为斯特林发动机本身的效率，同时，还有很大一部分原因取决于系统实现了光能的高效汇聚，为斯特林热机源源不断的提供能量输入。
2 碟式太阳能热发电跟踪控制系统的整体方案
2.1 碟式太阳能光热发电的基本原理
太阳能光热发电是通过大规模的集成电路表面收集太阳能辐射能量，然后通过热交换装置产生热蒸汽，使用蒸汽将热能转换成动能，传统的发电机将以电能驱动。光热点的发电原理利用的是能量守恒定律。将太阳的热能吸收，转化为机械能，后再转化为电能。
2.2 碟式太阳能跟踪控制系统的基本结构
碟子型太阳能电力追踪系统主要由防卫角和节目的发动机组成，通过追踪阳光的方位角和高度角，能够追踪到太阳的位置，将阳光的集中程度最大化。我们要做到对太阳能的高精度利用，与高效率的转化。最行之有效的办法也只有改进我们的追踪方案，当作到完美跟踪时，我们的利用率和效率会随之提升。
3 太阳跟踪算法
3.1 太阳规律与赤纬角
每天太阳升起并抖动地球上其他位置的观测者，全年其他时间段的位置不一样。根据天体运动学的定律，太阳相对地球的运动并不是杂乱无章的，而是有规律可循的，对其的运动情况进行描述，以地平坐标系为参考系，天顶角为θ，高度角为h，方位角为γ。
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图3.1 地平线坐标系
3.2 太阳时角计算
我们要精准计算太阳相对地球的所处位置，我们就要精确测量太阳随时间变化而出现的角度变化规律。所谓太阳时间角度是使用第一个赤道坐标仪来决定天球上的太阳位置时所使用的坐标每个变量之一，太阳时间圆和观测者子午线之间的度量角度。这个角度可以用来测量时间，通常称为太阳时间。
4 碟式太阳能跟踪PLC系统设计
程序化逻辑控制器(Programmable Logic Controller， PLC)原应用于接力控制技术和计算机技术为基础开发的新型产业用自动控制设备接力模块。数字电子设备是一种用于自动控制的数字logic控制器，它可以随时将控制命令加载到内存中，以便存储和启动。现如今，工业上使用的PLC已经相当接近于一台轻型计算机，甚至出现了集成个人计算机与PLC结合架构的的可编程自动化控制器，能通过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程及其他控制模块的子系统。
4.2 PLC应用
PLC编程器在我们的社会当中有着巨大的作用，作为一种新型的可编程控制器。该设备在工业领域有着巨大的应用，尤其是在能源领域，汽车制造业，电力系统调节与分配以及移动通信领域。PLC的控制方式主要有以下的五种：按照顺序控制，根据运动方式进行控制，闭环系统控制以增加其预测精度，以及基于数据驱动的预测和通信控制。
5 伺服控制系统设计
伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，由控制器，功率驱动装置，反馈装置和电动机等部分构成。伺服系统也叫随动系统，能使物体的位置、方位、状态等输出，能够跟随输入量（或给定值）的任意变化而变化。伺服系统在运动控制中可以实现精确的速度控制、位置控制以及扭矩控制，其应用优势明显。而且随着伺服系统价格下降，伺服系统在运动控制领域得到越来越广泛地应用。
参考文献
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