Автоматическая система управления гелиостатом Советский патент 1992 года по МПК F24J2/38 

4 О Ы

Солнца. Сущность изобретения: при прямой солнечной радиации сигнал, снимаемый с выхода а датчика 1 отраженных лучей, имеет большую величину, превышающую порог срабатывания порогового устройства 3, вследствие чего последний вырабатывает сигнал, переводящий запоминающее устройство 4 в режим записи информации, шинный буфер 5 - в открытое состояние, шинный буфер 6 - в закрытое состояние, коммутатор 7 - в режим передачи сигнала с выхода б датчика отраженных лучей 1. При отклонении солнечных лучей от заданного направления на выходе б датчика 1 возникает сигнал, пропорциональный величине отклонения, который через открытый коммутатор 7 поступает на блок приоритета 8 и через функциональный преобразователь 14 - на вход блока управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего исполнительный механизм приходите движение, стремясь уменьшить возникшее рассогласование. Одновременно информация о текущем положений оси гелиостата, вырабатываемая датчиком 11, через открытый шинный буфер 5 поступает на шину данных запоминающего устройства 4 и запоминается по адресу, вырабатываемому таймером 10. При срыве сопровождения (например, при прохождении грозового облака) сигнал, снимаемый с выхода а датчика 1, падает, вследствие чего пороговое устройство 3 переключает запоминающее устройство 4 в режим считывания, шинный буфер 5 запирается, шинный буфер 6 открывается, коммутатор 7 переключается на прием сигнала с компаратора 9. В этом режиме компаратор 9 сравнивает истинное положение оси гелиостата, снимаемое с датчика 11. с инфоромацией, хранящейся в запоминающем устройстве 4 и соответствующей данному времени суток. Сигнал рассогласования, вырабатываемый компаратором 9, через открытый коммутатор 7, блок приоритета 8 и функциональный преобразователь 14 воздействует на блок управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего гелиостат приходит в движение, стремясь уменьшить возникшее рассогласование. 1 ил.

Использование: управление гелиостатом солнечной гелиоэнергетической установки в сложных погодных условиях путем введения в систему управления запоминающего устройства, позволяющего запоминать траекторию видимого дви;кекия

Предполагаемое изобретение относится к области гелиотехники и может быть использовано в качестве автоматической системы управления гелиостатами солнечных энергетических установок.

Известны системы управления гелиостатами, содержащие датчик положения оси гелиостата, электронно-вычислительную машину и блок управления исполнительным механизмом. Такие системы не используют информацию об истинном положении Солнца и сточки зрения систем авто- матического управления относятся к классу разомкнутых систем. Сопровождение Солнца в таких системах ведется на основании расчетных данных, которые вычисляются в ЭВМ по астрономическим формулам. Такие системы получили распространение в особо крупных установках башенного типа, содержащих сотни гелиостатов.

Однако недостатком таких систем является необходимость применения высокоточных датчиков положения осей гелиостатов, дорогостоящей ЭВМ и весьма точной астрономической привязки установ- ки. Указанные причины делают невозможным использование данного принципа управления для мобильных гелиоустановок. Использование данного принципа экономи-

чески нецелесообразно для установок средней и малой мощности.

Известна автоматическая система управления гелиостатом, содержащая датчик отраженных от гелиостата лучей, подключенный ко входу функционального преобразователя, соединенного с блоком управления исполнительным механизмом привода гелиостата, Датчик положения оси гелиостата, датчик солнечной радиации, датчик аварийной ситуации, формирователь закона слежения при больших угловых рассогласованиях, формирователь закона аварийного управления и блок приоритета, причем датчики положения оси гелиостата и солнечной радиации подключены ко входу формирователя закона слежения, выход которого связан с блоком приоритета, датчик аварийной ситуации подключен ко входу формирователя закона аварийного управления, выход последнего - ко входу блока приоритета, причем один выход блока приоритета подсоединен к блоку управления исполнительным механизмом, а другой - к функциона; ьному преобразователю 2.

Недостатком известной системы является низкая надежность в сложных погодных условиях, так как при возникновении облачности возможен срыв сопровождения

Солнца. Наличие в составе системы инфракрасного датчика солнечной радиации лишь частично устраняет указанный недостаток, так как, хотя такая система и в состоянии отслеживать Солнце в условиях небольшой облачности, однако она выходит из строя при прохождении грозового облака или при запыленной атмосфере, так как в обоих случаях происходит интенсивное поглощение инфракрасного излучения.

Цель изобретения - повышение надежности системы управления гелиостатом в сложных погодных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что датчик отраженных лучей выполнен со вто- рым выходом, пропорциональным величине солнечной радиации, а система дополнительно содержит компаратор, коммутатор, пороговое устройство, таймер с суточным циклом счета, запоминающее устройство и шинные буферы, причем выход датчика отраженных лучей, пропорциональный величине солнечной радиации соединен с пороговым устройством, выход которого соединен с входами управления запоминаю- щего устрйства. шинных буферов и коммутатора, выход последнего соединен с блоком приоритета, а входы соединены с выходом датчика отраженных лучей, пропорциональным отклонению Солмца от нор- мали, и с выходом компаратора, входы которого соединены через один из шинных буферов с шиной данных запоминающего устройства, адресная шина которого соединена с таймером, и с выходом датчика поло- жения оси гелиостата, который также подключен к шине данных запоминающего устройства, через другой шинный буфер.

Существенность отличий заявляемого устройства заключается в том, что вновь введенные блоки придают системе управления новое качество, а именно свойство самообучаемости, т.е. способность запоминать траекторию видимого движения Солнца при хороших погодных условиях и восп- роизводить ее при плохих условиях, когда непосредственное сопровождение Солнца невозможно.

На чертеже представлена автоматическая система управления гелиостатом.

Система содержит датчик 1 отраженных от гелиостата 2 лучей, причем его выход а, пропорциональный величине солнечной радиации, подключен к пороговому устройству 3, выход Которого соединен с входами управления запоминающего устройства 4. шинных буферов 5.6 и коммутатора 7, выход последнего соединен с одним из входов блока приоритета 8, а входы соединены с выходом датчика отраженных лучей 1. пропорциональным отклонению Солнца от нормали, и с выходом компаратора 9, причем его входы соединены через шинный буфер 6 с шиной данных запоминающего устройства 4, адресная шина которого соединена с таймером 10, и с выходом датчика 11 положения оси гелиостата 2. который также подключен к шине данных запоминающего устройства 4 через шинный буфер 5. Второй вход блока приоритета через формирователь закона аварийного управления 12 соединен с датчиком аварийной ситуации 13, а его выход через функциональный преобразователь 14 и блок управления исполнительным механизмом 15 соединен с входом исполнительного механизма 16.

Автоматическая система управления гелиостатом работает следующим образом.

При прямой солнечной радиации сигнал, снимаемый с выхода а датчика отраженных лучей 1, имеет большую величину, превышающую порог срабатывания порогового устройства 3, вследствие чего послед- кий вырабатывает сигнал, переводящий запоминающее устройство 4 в режим записи информации, шинный буфер 5 - в открытое состояние, шинный буфер 6 - в закрытое состояние, коммутатор 7 - в режим передачи сигнала с выхода б датчика отраженных лучей 1. При отклонении солнечных лучей от заданного направления на выходе б датчика 1 возникает сигнал, пропорцинальный величине отклонения, который через открытый коммутатор 7 поступает на блок приоритета 8 и через функциональный преобразователь 14 на вход блока управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего исполнительный механизм приходит в движении, стремясь уменьшить возникшее рассогласование. Одновременно инфрмация о текущем положении оси гелиостата, вырабатываемая датчиком 11, через открытый шинный буфер 5 поступает на шину данных запоминающего устройства 4 и запоминается по адресу, вырабатываемому таймером 10.

Таким образом, при прямой солнечной радиации сопровождение Солнца ведется по сигналу рассогласования, вырабатываемого датчиком 1, причем к концу светового дня в запоминающем устройстве 4 оказывается записанной траектория видимого движения Солнца в функции времени.

При срыве сопровождения (например, при прохождении грозового облака) сигнал, снимаемый с выхода а датчика 1, падает, вследствие чего пороговое устройство 3 переключает запоминающее устройство 4 в режим считывания, шинный буфер 5 запирается, шинный буфер б открывается, коммутатор 7 переключается на прием сигнала с компаратора 9. В этом режиме компаратор 9 сравнивает истинное положение оси ге- лиостага, снимаемое сдатчика 11, с информацией, хранящейся в запоминающем устройстве 4 и соответствующей данному времени суток. Сигнал рассогласования, вырабатываемый компаратором 9, через открытый коммутатор 7, блок приоритета 8 и функциональный преобразователь 14 воздействует на блок управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего гелиостат приходит в движение, стремясь уменьшить возникшее рассогласование.

Таким образом, при невозможности непосредственного сопровождения Солнца, система будет воспроизводить ранее записанную траекторию движения.

Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве 4, корректируется всякий раз, когда сопровождение Солнца ведется по датчику 1 отраженных лучей, вследствие чего описанная система является самонастраивающейся, что позволяет применять ее для мобильных гелиоустановок. По этой же причине не требуется предварительный ввод координат места и установка местного времени, а также не предъявляются серьезные требования к таймеру 10 в части точности хода.

Данная система управления обеспечивает управление по одной координате. Если необходимо обеспечить управление по двум координатам, то следует применить данную систему по каждой координате, за исключением таймера, который может быть общим для обеих координат.

Описанная система реализует релейный закон управления. При необходимости применить пропорциональный закон управления следует заменить компаратор 9 схемой вычитания цифровых сигналов, что не меняет сущности изобретения.

Использование предлагаемой системы увеличивает надежность эксплуатации гелиостата в сложных погодных условиях, а также позволяет увеличить выработку энергии на гелиоэнергетической установке за счет постоянной направленности гелиоста- та на Солнце.

Формула изобретения Автоматическая система управления гелиостатом, содержащая датчик отраженных

от гелиостата лучей, имеющий выход, пропорциональный отклонению Солнца от нормали, исполнительный механизм привода которого подключен через блок управления к функциональному преобразователю, датчик положения оси гелиостата и датчик аварийной ситуации, подключенный через формирователь закона аварийного управления к блоку приоритета, выход которого подключен к функциональному преобразователю, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы в сложных погодных условиях, датчик отраженных лучей выполнен с вторым выходом, пропорциональным величине солнечной радиации, а

система дополнительно содержит компаратор, коммутатор, пороговое и запоминающее устройства таймер с суточным циклом счета и шинные буферы, причем выход датчика отраженных лучей, пропорциональный

величине солнечной радиации, соединен с пороговым устройством, выход которого соединен с входами управления запоминающего устройства, шинных буферов и коммутатора, выход которого соединен с

блоком приоритета, а входы соединены с выходом датчика отраженных лучей, пропорциональным отклонению солнца от нормали, и с выходом компаратора, входы последнего соединены через один из шинных буферов с шиной данных запоминающего устройства, адресная шина которого соединена с таймером и с выходом датчика положения оси гелиостата, который также подключен к шине данных запоминающего

устройства через другой шинный буфер.