一种定日镜跟踪控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种定日镜跟踪控制器，包括：供电模块、控制模块；其中，所述供电模块用于将外接的交流电转换为直流电，其包括市电接口、熔断器、防雷单元、预充电单元、共模滤波、整流桥、PFC单元以及直流电源；所述控制模块用于实现对定日镜的跟踪控制，其包括中央控制单元、A变频单元、B变频单元、时钟电路、IP拨码开关、水平限位开关接口、俯仰限位开关接口、水平磁栅尺接口、俯仰磁栅尺接口、本地控制接口、网络控制器、以太网接口。

A heliostat tracking controller

The invention relates to a heliostat tracking controller, including: power supply module and a control module; wherein, the power supply module is used for converting the external AC to DC, including electric interface, fuses, lightning protection unit, pre charging unit, common mode filter, bridge rectifier, PFC unit and the DC power supply; the control module is used to realize the tracking control of the heliostat, which comprises a central control unit, A unit, B frequency conversion unit, clock circuit, IP switch, limit switch interface, pitch limit switch interface, level magnescale interface, pitch magnescale interface, local control interface and network controller Ethernet interface.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跟踪控制领域，特别涉及一种定日镜跟踪控制器。
技术介绍
太阳能热发电的工作原理是通过定日镜将太阳光聚集到吸热塔上的吸热器，并将汇集到吸热器的热能转化为电能。定日镜场的占地面积一般较大，远端的定日镜距吸热塔通常有近千米，所以需要定日镜的跟踪精度很高，否则太阳光就不能被反射到吸热器，该定日镜的发电效率就为零。同时，太阳能热发电站中定日镜数量多，通常有上千台甚至上万台，这就要求定日镜具备高精度和低成本两个特性。现有技术中的定日镜跟踪控制的实现方式较多，有采用PLC控制伺服电机来实现，也有采用单片机控制变频器加旋转编码器实现的，也有采用单片机控制变频器加磁栅尺实现的，也有采用DSP控制伺服电机或步进电机实现的。这些控制系统共同的特点是控制器与电机驱动单元分体独立结构，因此体积大，成本高，而且由于夏季下雨打雷多，很容易因为打雷使线路产生感应雷，从而烧毁设备，因此还需要在控制柜中配套防雷模块，进一步增加了成本。此外，还具有生产费时，设备维护或维修难度高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的定日镜跟踪控制系统过于复杂、体积大、成本高、维修难度高等缺陷，从而提供一种低成本，并使生产和维护过程简单化的跟踪控制器。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种定日镜跟踪控制器，包括：供电模块、控制模块；其中，所述供电模块用于将外接的交流电转换为直流电，其包括市电接口1、熔断器2、防雷单元3、预充电单元4、共模滤波5、整流桥6、PFC单元7以及直流电源12；所述控制模块用于实现对定日镜的跟踪控制，其包括中央控制单元14、A变频单元8、B变频单元9、时钟电路17、IP拨码开关18、水平限位开关接口19、俯仰限位开关接口20、水平磁栅尺接口21、俯仰磁栅尺接口22、本地控制接口23、网络控制器15、以太网接口16；所述市电接口1与外部的市电电源相连，交流电依次经所述熔断器2、防雷单元3、预充电单元4、共模滤波5以及整流桥6后转换为直流电；由所述PFC单元7对该直流电做进一步的功率因素控制；经过功率因素控制的直流电通过所述直流电源12向外输出3.3V、5V、15V和24V直流电，提供给定日镜跟踪控制器中的芯片与外围电路；经过功率因素控制的直流电还向所述A变频单元8、B变频单元9供电；所述A变频单元8、B变频单元9在所述中央控制单元14的控制下，分别通过所述A电机接口10、B电机接口11驱动外部的两台电机旋转；所述时钟电路17为所述中央控制单元14提供准确的时间信号；所述IP拨码开关18用于设定IP地址，所述网络控制器15、以太网接口16用于实现所述中央控制单元14与外部计算机间的通讯；所述水平限位开关接口19、俯仰限位开关接口20用于实现所述中央控制单元14与外部的水平限位开关、俯仰限位开关间的连接与通信；所述水平磁栅尺接口21、俯仰磁栅尺接口22用于实现所述中央控制单元14与外部的水平磁栅尺、俯仰磁栅尺之间的连接与通信；所述本地控制接口23用于实现所述中央控制单元14与外部的就地控制操作板间的连接与通信；外部的限位开关与磁栅尺用于精确测量定日镜旋转的当前位置，将测量结果传输给所述中央控制单元14，所述中央控制单元14计算定日镜旋转的目标位置，结合定日镜旋转的当前位置计算出定日镜旋转的调节量，然后通过所述本地控制接口23向外部的就地控制操作板发出控制命令，进而控制定日镜的上下左右动作。上述技术方案中，所述防雷单元3采用半导体防雷管与压敏电阻串联组合实现。上述技术方案中，所述预充电单元4包括负温度系数电阻、继电器和定时器，在上电时先通过负温度系数电阻抑制浪涌，上电后达到定时器设定的时间后，继电器吸合旁路负温度系数电阻。上述技术方案中，所述共模滤波5采用两级共模滤波电路，所述两级共模滤波电路分别采用低频性能较好的锰锌铁氧体磁环和高频性能较好的镍锌铁氧体磁环绕制，与X电容和Y电容配合实现在全频率范围的共模抑制。上述技术方案中，所述PFC单元7采用主动式功率因素控制电路，其主电路包括单相桥式整流电路和升压斩波电路，控制芯片采用UC2854B。上述技术方案中，所述A变频单元8或B变频单元9包括智能功率模块PS219C4AST及外围驱动电路，由所述中央控制单元14通过特定的共模抑制算法生成的PWM信号控制；所述变频控制单元的输出口与接线端子间采用两根带磁环的跳接线相连。上述技术方案中，所述直流电源12由包括单片开关电源和高频变压器，输出5V、15V和24V直流电压；其中，5V为所述中央控制单元14供电，15V为变频控制单元以及PFC单元7供电，24V则与5V和15V热地隔离，为外部的就地控制操作板、限位开关和磁栅尺供电。上述技术方案中，所述中央控制单元14在硬件实现时主要采用TMS320F28069PZT芯片，将该芯片的flash存储空间划分出一块用于存放数据，用户根据需要将不易失数据写入；将该芯片的flash存储空间划分出一块用于存放更新程序，用户需要升级程序时，上位计算机将指定目录中的程序下载到该存储空间，如果下载成功，更新程序替换原程序，控制器调该空间的程序到RAM空间并运行，如果下载失败，则用原程序到RAM空间并运行，并覆盖更新程序。上述技术方案中，所述网络控制器15是由W5200芯片搭建的以太网控制电路；所述以太网接口16采用带变压器插座。上述技术方案中，所述IP拨码开关18用于设定IP地址，其由两个8位拨码开关组成，分别对应IP地址的第三段和第四段，其中第一组拨码开关的第一位对应磁栅尺的类型。上述技术方案中，所述水平限位开关接口19、俯仰限位开关接口20、水平磁栅尺接口21、俯仰磁栅尺接口22与所述中央控制单元14之间采用光耦隔离。本专利技术的优点在于：本专利技术将电源模块、通讯模块、电机驱动模块、定日镜位置监测模块、高精度数据计算等各个与定日镜跟踪控制相关的功能高度集成在一起，使其具有维护性好、可靠性高，并且成本低廉的特点，更适合于镜场定日镜数量多，精度高的需求。附图说明图1是本专利技术的定日镜跟踪控制器的结构示意图；图2是本专利技术的定日镜跟踪控制器中的本地控制接口的电路原理图。具体实施方式现结合附图对本专利技术作进一步的描述。参考图1，本专利技术的定日镜跟踪控制器包括：供电模块、控制模块；其中，所述供电模块用于将外接的交流电转换为直流电，其包括市电接口1、熔断器2、防雷单元3、预充电单元4、共模滤波5、整流桥6、PFC(power-factorcorrector，功率因数修正器)单元7以及直流电源12；所述控制模块用于实现对定日镜的跟踪控制，其包括中央控制单元14、A变频单元8、B变频单元9、时钟电路17、IP拨码开关18、水平限位开关接口19、俯仰限位开关接口20、水平磁栅尺接口21、俯仰磁栅尺接口22、本地控制接口23、网络控制器15、以太网接口16、指示灯13。所述市电接口1与外部的市电电源相连，交流电依次经熔断器2、防雷单元3、预充电单元4、共模滤波5以及整流桥6后转换为直流电；由所述PFC单元7对该直流电做进一步的功率因素控制。经过功率因素控制的直流电通过直流电源12向外输出3.3V(由5V转换后得到)、5V、15V和24V直流电，提供给定日镜跟踪控制器中的芯片与外围电路；经过功率因素控制的直流电还向A变频单元8、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定日镜跟踪控制器，其特征在于，包括：供电模块、控制模块；其中，所述供电模块用于将外接的交流电转换为直流电，其包括市电接口(1)、熔断器(2)、防雷单元(3)、预充电单元(4)、共模滤波(5)、整流桥(6)、PFC单元(7)以及直流电源(12)；所述控制模块用于实现对定日镜的跟踪控制，其包括中央控制单元(14)、A变频单元(8)、B变频单元(9)、时钟电路(17)、IP拨码开关(18)、水平限位开关接口(19)、俯仰限位开关接口(20)、水平磁栅尺接口(21)、俯仰磁栅尺接口(22)、本地控制接口(23)、网络控制器(15)、以太网接口(16)；所述市电接口(1)与外部的市电电源相连，交流电依次经所述熔断器(2)、防雷单元(3)、预充电单元(4)、共模滤波(5)以及整流桥(6)后转换为直流电；由所述PFC单元(7)对该直流电做进一步的功率因素控制；经过功率因素控制的直流电通过所述直流电源(12)向外输出3.3V、5V、15V和24V直流电，提供给定日镜跟踪控制器中的芯片与外围电路；经过功率因素控制的直流电还向所述A变频单元(8)、B变频单元(9)供电；所述A变频单元(8)、B变频单元(9)在所述中央控制单元(14)的控制下，分别通过所述A电机接口(10)、B电机接口(11)驱动外部的两台电机旋转；所述时钟电路(17)为所述中央控制单元(14)提供准确的时间信号；所述IP拨码开关(18)用于设定IP地址，所述网络控制器(15)、以太网接口(16)用于实现所述中央控制单元(14)与外部计算机间的通讯；所述水平限位开关接口(19)、俯仰限位开关接口(20)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的水平限位开关、俯仰限位开关间的连接与通信；所述水平磁栅尺接口(21)、俯仰磁栅尺接口(22)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的水平磁栅尺、俯仰磁栅尺之间的连接与通信；所述本地控制接口(23)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的就地控制操作板间的连接与通信；外部的限位开关与磁栅尺用于精确测量定日镜旋转的当前位置，将测量结果传输给所述中央控制单元(14)，所述中央控制单元(14)计算定日镜旋转的目标位置，结合定日镜旋转的当前位置计算出定日镜旋转的调节量，然后通过所述本地控制接口(23)向外部的就地控制操作板发出控制命令，进而控制定日镜的上下左右动作。...

【技术特征摘要】
1.一种定日镜跟踪控制器，其特征在于，包括：供电模块、控制模块；其中，所述供电模块用于将外接的交流电转换为直流电，其包括市电接口(1)、熔断器(2)、防雷单元(3)、预充电单元(4)、共模滤波(5)、整流桥(6)、PFC单元(7)以及直流电源(12)；所述控制模块用于实现对定日镜的跟踪控制，其包括中央控制单元(14)、A变频单元(8)、B变频单元(9)、时钟电路(17)、IP拨码开关(18)、水平限位开关接口(19)、俯仰限位开关接口(20)、水平磁栅尺接口(21)、俯仰磁栅尺接口(22)、本地控制接口(23)、网络控制器(15)、以太网接口(16)；所述市电接口(1)与外部的市电电源相连，交流电依次经所述熔断器(2)、防雷单元(3)、预充电单元(4)、共模滤波(5)以及整流桥(6)后转换为直流电；由所述PFC单元(7)对该直流电做进一步的功率因素控制；经过功率因素控制的直流电通过所述直流电源(12)向外输出3.3V、5V、15V和24V直流电，提供给定日镜跟踪控制器中的芯片与外围电路；经过功率因素控制的直流电还向所述A变频单元(8)、B变频单元(9)供电；所述A变频单元(8)、B变频单元(9)在所述中央控制单元(14)的控制下，分别通过所述A电机接口(10)、B电机接口(11)驱动外部的两台电机旋转；所述时钟电路(17)为所述中央控制单元(14)提供准确的时间信号；所述IP拨码开关(18)用于设定IP地址，所述网络控制器(15)、以太网接口(16)用于实现所述中央控制单元(14)与外部计算机间的通讯；所述水平限位开关接口(19)、俯仰限位开关接口(20)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的水平限位开关、俯仰限位开关间的连接与通信；所述水平磁栅尺接口(21)、俯仰磁栅尺接口(22)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的水平磁栅尺、俯仰磁栅尺之间的连接与通信；所述本地控制接口(23)用于实现所述中央控制单元(14)与外部的就地控制操作板间的连接与通信；外部的限位开关与磁栅尺用于精确测量定日镜旋转的当前位置，将测量结果传输给所述中央控制单元(14)，所述中央控制单元(14)计算定日镜旋转的目标位置，结合定日镜旋转的当前位置计算出定日镜旋转的调节量，然后通过所述本地控制接口(23)向外部的就地控制操作板发出控制命令，进而控制定日镜的上下左右动作。2.根据权利要求1所述的定日镜跟踪控制器，其特征在于，所述防雷单元(3)采用半导体防雷管与压敏电阻串联组合实现。3.根据权利要求1所述的定日镜跟踪控制器，其特征在于，所述预充电单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志豪，梁文峰，
申请(专利权)人：首航节能光热技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12