Система управления солнечной установкой Советский патент 1981 года по МПК G05B11/01 

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к автомати ческому управлению и может быть использовано в системах управления энергетическими,тепловыми солнечным установками, работгиощими с помощью концентрации солнечной энергии. Известны системы управления солн ной установкой, содержащие приемник солнечной энергии, гелиостат (систе му гелиостатов), двухкоординатный солнечный датчик, приводы гелиостата по углу места и азимуту, входаа которых соединены, соответственно, с первым и вторым выходами двухкоор динатного солнечного датчика, оптически связанного через гелиостат с Солнцем, а гелиостат оптически связ с приемником солнечной энергии 1 и 23. Известна также система регулирования положения луча в оптической системе, содержащая измерители откл нения положения луча, исполнительны приводы, измерители рассогласования и оптические клинья (Е егулирум1цие органы) 31. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система управления солнечной установкой, содержащая двухкоординатиый солнечный датчик, который оптически через концентратор лучистой энергии связан с солнечной установкой, а электромеханически через соответствующие приводы - со входами гелиостата, и датчик распределения лучистой энергии, вход которого оптически связан с выходом солнечной установки, а выход электрически через регулирующие устройства соединен со входом блока исполнительных механизмов 4. Однако известная система отличается недостаточно высокой точностью. Цель изобретения - повышение точности системы. Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены два оптических клина, которые механически связан / с соответствующими выходами блока исполнительных механизмов, и через которые гелиостат оптически связан с двухкоо динатным солнечньм датчиком. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой систекы. Система включает солнечную установку 1, концентратор 2 лучистой энергии, гелиостат 3, двухкоойдкнатный солнечный датчик 4, первый и .ВТОРОЙ оптические клинья 5 и 6, блок

7исполнительных механизмов, датчик

8распределения лучистой энергии, регулирующее устройство 9, приводы 10

и 11, гелиостата 3, соответственно, по углу места и азимуту, в предлагаемой системе датчик 8 распределения лучистой энергии оптически связанq солнечной установкой 1, а его выход электрически соединен со входом регулирующего устройства 9, выход которого соединен с входом блока 7 исполнительных механиэмов, соответствующие выходы которого механически связаны с первым 5 и вторым 6 оптическими клиньями, через последовательное соединение которых двухкоординатный солнечный датчик 4 оптически связан с гелиостатом 3, а через гелиостат 3-е Солнцем 12. Солнечная установка 1 через корцентрат 2 лучистой энергии оптически связана с гелиостатом 3, который механически связан с приводами 10 и 11 гелиостата 3 по углу места и азимуту со входами которых соединены выходы двухкоординатного солнечного датчика 4 .

Система управления солнечной установкой работает следующим образом.

Датчик 8 распределения лучистой энергии выдает на вход регулирующего устройства 9 информацию о распределении солнечной энергии на солнечной установке 1. В качестве датчика 8 распределения лучистой энергии может использоваться фотоэлектрический матричный преобразователь лучистой (солнечной) энергии в электрический сигнал. Таким образом, с выхода датчика 8 распределения солнечной энергии потупают сигналы о величине, солнечной энергии, попадающей на отдельные элементы солнечной установки 1. В регулирующем устройстве 9 производится, во-первых, интегрирование полученных сигналов с целью получения сигнала, пропорционального текущей величине солнечной энергии, .во-вторых, сравнение заданного и текущего значений солнечной энергии, в-третьих, сравнение текущего распределения солнечной энергии с заданным (равномерным или каким-либо иным) распределением солнечной энергии. Далее, в регулирующем устройстве 9 вырабатываются электриче .кие сигналы, пропорциональные разности текущих и заданных указанных величин, и в соответствии с полученными сигналами формируются сигналы управления поворотом первого и второго оптических клиньев 5 и 6 н-1. заданные углы. Поворот оптических клиньев 5 и 6 осуществляется при помощи блока 7 исполнительных механизмов . При повороте оптических клиньев 5 и б происходит перемещение изображения Солнца 12 по двум координатам чувствительного элемента двухкоординатного солнечного датчика 4. Причем

величина и направление скорости .перемещения Солнца 12 зависят от величины и соотношения величин скорости поворота оптических клиньев 5 и 6.

Перемещение изобргикения Солнца по двум координатам приводит к появлени сигналов на выходе двухкоординатного солнечного датчика 4, в соответствии с которыми производится поворот гелистата 3 с тюмощью приводов 10 и 11 гелиостата 3 по углу места и азимуту вследствие чего отклоняется солнечный поток, отраженный от гелиостата 3 (причем направление отклонения зависит от заданного распределения энергии) и, следовательно, изменяютс величина солнечной энергии, поступающей на солнечную установку 1, и ее распределение, которое измеряется датчиком 8 распределения лучистой энергии. Так образуется замкнутый контур автоматического регулирования величины и распределения солнечной энергии.

При соответствующем построении регулирующего устройства 9 (т.е. при соответствующем формировании сигнала управления)регулирование величины солнечной энергии и ее распределение может осуществляться с помощью не одного, а нескольких .гелиостатов, оптически связанных через оптические клинья с соответствующими двухкоординатными солнечными датчиками, т.е. работа системы управления ,солнечной установкой происходит по ряду парешлельных каналов, при этом возрастет возможность более точного поддержания заданного распределения солнечной энергии. Введение первого и второго оптических клиньев эквивалентно увеличению поля зрения двухкоординатного солнечного датчика, что приводит к увеличению диапазона регулирования солнечной энергии.

Построение системы управления солнечной установкой указанным выше образом позволяет автоматизировать процесс регулирования величины и распределения солнечной энергии, что повышает точность регулирования по сравнению с известной системой болеа чем в 2 раза, при этом появляется возможность регулирования распределения сонечной энергии в соответствии с требуемым законом распределения, в частности равномерным, обеспечивающим более высокую долговечность солнеч- . ной установки. При применении предлагаемой системы управлейия в тепловых установках появляется возможност обеспечить переменный нагрев различных объектов как по времени, так и по поверхности нагреваемого объекта. Кроме того, снижаются требования к юстировке оптической системы солнечной установки, а именно: двухкоординатных солнечных датчиков относительно гелиостатов, гелиостатов относительно концентратора, концентпатора относительно солнечной установки. Введение оптических клиньев с исполнительными механизмами повышает стои мость систе1«1 управления незначитель но, порядка 0,75% от ее полной стоймости. Экономия же за счет сокращени периода доводочных работ составляет приблизительно 5-10% от полной стоимости системы. Формула изобретения Система управления солнечной установкой, содержащая двухкоординат-г ный солнечный датчик, который оптически через концентратор лучистой энергии связан с солнечной установкой, а электромеханически через соот ветствующие привода - со входами гел остата, и датчик распределения лучистой энергии, вход которого оптически связан с выходом солнечной установки, а выход электрически через регулирующее устройство соединен со входом блока исполнительных механизмов, отличающа яс я тем, что, с целью повышения точности системы, в ней установлены два оптических клина, которые механически связаны с соответствующими выходами блока исполнительных механизмов, и через которые гелиостат оптически связан с двухкоординатным солнечным -датчиком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторскре свидетельство СССР по заявке 2650824/18-24, кл. G 05 В 15/02, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2665248/18-23, кл. G 05 В 15/02, 1978. 3.Авторское свидетельство СССР 575620, кл. G 05 В 11/00, 1975. 4.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2690893/18-24, кл. G 05 В 11/01, 1978 (прототип)..