[发明专利]一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法以及试验台

权利要求书

1.一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验台，其特征在于：所述试验台包含有：

支架（1），支架（1）位于以定日镜（7）中心为球心的球面上，且支架（1）绕定日镜（7）中心旋转；

灯源（3），灯源（3）沿支架（1）移动，灯源（3）发出的光照射向定日镜（7）；

定日镜（7），定日镜（7）沿其中心进行水平和垂直面旋转；

靶位（10），靶位（10）接收定日镜（7）反射过来的灯源（3）发出的光；

所述支架（1）由四段圆弧段构成，一圆弧段上嵌置有导轨一（2），电机一及减速箱（4）驱动灯源（3）沿导轨一（2）行走；构成支架（1）的四段圆弧段的底部嵌置在底座导轨（6）上，所述底座导轨（6）的圆心与定日镜（7）的中心相重合，且至少一段圆弧段的底部设置有电机二及变速箱（5）驱动支架（1）沿底座导轨（6）旋转；

构成支架（1）的四段圆弧段的圆弧半径5米，弧长1/4圆周，圆弧间夹角为90°，组成对称结构；导轨一（2）为齿条结构，电机一及减速箱（4）输出轴上套装有的齿轮与导轨一（2）相啮合；底座导轨（6）上设置有与电机二及变速箱（5）的输出轴上的齿轮相啮合的齿。

2.一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法，其特征在于：所述方法采用如权利要求1所述的一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验台，

灯源（3）沿支架（1）移动模拟太阳位置，定日镜（7）同步进行旋转，将灯源（3）发出的光反射至靶位（10），实测靶位（10）上的反射光斑偏离靶位（10）中心的距离，测算控制系统、机械传动系统的误差。

3.如权利要求2所述一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法，其特征在于：所述电机一及减速箱（4）中的电机为伺服电机，电机精度为2400步，减速箱减速比为60:1，减速箱输出轴齿轮为20齿与导轨一（2）上齿条啮合，所述导轨一（2）内嵌齿条齿数N为540，导轨一（2）上每个齿对应的距离ΔL=2πR/（4N）=2×π×5000mm/（4×540）=14.5444mm；所述的电机一及减速箱（4）中电机驱动最小距离ΔL’=ΔL×（减速箱输出轴最小控制角度/减速箱输出轴一个齿对应弧度）=ΔL×（360°/2400/60）/（360°/20）=0.002mm；

构成支架（1）的四段圆弧段的四个底部支点均与齿轮状的底座导轨（6）相啮合，所述底座导轨（6）内嵌N’=2160个齿，

所述电机二及减速箱（5）中的电机为伺服电机，电机精度为2400步，减速箱减速比为60:1，减速箱输出轴齿轮为20齿与底座导轨（6）上齿条啮合，底座导轨（6）上每个齿对应的距离ΔL’=2πR’/（N’）=2×π×5000mm/（2160）=14.5444mm；

所述的电机二及减速箱（5）中电机驱动最小距离ΔL’’=ΔL’×（减速箱输出轴最小控制角度/减速箱输出轴一个齿对应弧度）=ΔL’×（360°/2400/60）/（360°/20）=0.002mm；

所述定日镜（7），位于支架（1）与底座导轨（6）所构成的球心位置，使得定日镜（7）镜面中心与球心重合，定日镜（7）可以镜面中心为原点，通过定日镜（7）支架上的二轴电机进行水平旋转、倾斜角度的调整；所述定日镜中的二轴驱动电机采用6400线的伺服电机及180:1的减速器、轴端配置高精度编码器，实现定日镜镜面控制角度精度达0.0003°。

4.如权利要求2所述一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法，其特征在于：所述靶位（10）为2m×2m的幕布，中心位置可调，以定日镜（7）和支架（1）所处球心为空间坐标原点，确定靶位中心的空间坐标，通过调整靶位（10）进行模拟不同镜面与靶位位置关系的聚光试验。

5.如权利要求2所述一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法，其特征在于：控制柜一（8）用于控制电机一及变速箱（4）和电机二及变速箱（5），从而通过灯源（3）模拟太阳位置；控制柜二（9）用于控制定日镜（7）的二轴电机，从而模拟定日镜位置。

6.如权利要求5所述一种太阳光热发电定日镜控制仿真试验方法，其特征在于：控制柜一（8）由plc可编程逻辑器件、电机驱动、通讯模块构成，控制柜一（8）模拟发生时间，并通过太阳位置SPA算法根据当前模拟时间进行推算当时太阳的真实空间位置：太阳高度角和太阳方位角，同时plc经过计算得出灯源（3）在导轨一（2）上的位置、支架（1）在底座导轨（6）上的位置即为模拟太阳的高度和方位；执行时，plc记录并输出电机一和电机二的执行步数，到达目标位置，并根据时间变化，不断模拟太阳位置变化；

所述控制柜二（9）由plc可编程逻辑器件、电机驱动、通讯模块构成，控制柜二（9）与控制柜一（8）进行模拟时间同步，通过太阳位置SPA算法根据当前模拟时间进行推算当时太阳的真实空间位置：太阳高度角和太阳方位角，根据靶位（10）的位置可通过空间几何关系确定定日镜法线的空间向量，从而计算出定日镜对应的水平、倾斜角度，plc发出指令控制定日镜（7）的二轴电机，并通过角度闭环精度控制镜面姿态。