塔式太阳能定日镜定日精度在线测量技术研究

论文摘要

塔式太阳能热发电技术是目前人们已开发的太阳能发电技术中的一种。如同其他任何技术一样,塔式太阳能热发电技术除了具有发电效率高等优点外也面临很多需要解决的问题。其中塔式太阳能热发电定日镜定日精度的问题就是其中之一。为了解决这个问题,人们目前已经提出了若干解决方案。这些方案主要可以分为采用图像处理的方法和采用光电检测的方法两类。本文提出的定日镜定日精度检测方案就是一种基于光电检测的方法来实现定日镜定日精度测量的方法。本方案使用性能优良的位置敏感探测器(PSD)作为光电传感器,AT89S52单片机作为信息处理单元并结合其他外围芯片组成了一个光信号检测系统。通过本系统可以对置于塔顶的激光器发出的光束进行位置检测,进而确定定日镜法线方向的误差,为定日镜控制系统提供误差补偿的依据。本文详尽介绍了定日镜定日误差检测方案的理论依据以及系统的具体设计和实现。主要包括系统光电采集部分的硬件电路设计实现,软件流程以及系统调制光源部分的硬件电路实现和软件流程等等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 塔式太阳能电站简介
• 1.2 定日镜的跟日误差
• 1.3 课题背景与目标
• 2 定日镜定日精度在线检测方案设计
• 2.1 塔式太阳能电站的控制原理
• 2.2 检测方案
• 2.3 任意时刻塔顶激光束在定日镜上的落点位置方程的确定
• 2.3.1 定日镜法线方向的确定
• 2.3.2 激光束扫描面与定日镜面的交线的确定
• 2.3.3 PSD感光面尺寸的确定
• 3 定日精度在线测量方案的原理和实现
• 3.1 PSD器件参数及性能分析
• 3.1.1 PSD器件的内部工作原理
• 3.1.2 一维PSD电路等效模型
• 3.1.3 外界环境对PSD性能的影响
• 3.1.4 PSD器件的选型
• 3.2 PSD器件检测背景光造成的误差分析
• 3.3 背景光信号噪声的消除
• 3.3.1 PSD器件的后端信号处理电路
• 3.3.2 背景光消除的方式
• 3.4 本文所采用的检测方案
• 3.5 PSD光电检测电路的具体实现
• 3.5.1 I/V转换电路
• 3.5.2 有源带通滤波电路的实现
• 3.5.3 交直流信号转换电路的实现
• 3.5.4 直流放大电路的实现
• 3.5.5 A/D采样电路的实现
• 3.5.6 数据显示电路
• 3.5.7 单片机电路实现
• 3.6 PSD信号处理电路软件部分的设计
• 3.6.1 A/D采样电路软件编程实现
• 3.6.2 数码管显示部分软件的实现
• 3.7 测试用光源电路的设计
• 3.7.1 调制光源电路的硬件实现
• 3.7.2 调制光源电路的软件实现
• 4 无线通信模块部分的软硬件实现
• 4.1 无线通信模块的硬件实现
• 4.2 无线通信模块软件部分的实现
• 5 实验结果展示及分析
• 5.1 整个系统的测试结果和分析
• 5.2 系统各部分电路的测试结果和分析
• 6 总结
• 参考文献
• 附录A 光电检测端部分程序源代码
• 附录B 调制光源端部分源代码
• 附录C 光电检测端信号处理电路原理图
• 附录D 调制光源端电路原理图
• 在学研究成果
• 致谢