原標(biāo)題：嵌入式塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電控制器研制與應(yīng)用

嵌入式塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電控制器的研制與應(yīng)用，是太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破，以下從研制要點(diǎn)和應(yīng)用情況兩方面展開介紹：

研制要點(diǎn)

1. 硬件設(shè)計(jì)

• 主控芯片：多采用基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的32位單片機(jī)，如STM32系列、MB9BF618S等。這些芯片功耗低、浮點(diǎn)運(yùn)算能力強(qiáng)，且擁有豐富的高性能外設(shè)，能很好地滿足追日控制系統(tǒng)的要求。

• 傳感器模塊：使用GPS模塊獲取經(jīng)緯度、海拔、時(shí)間等參數(shù)，從而進(jìn)行太陽(yáng)位置的計(jì)算；配備光學(xué)傳感器，對(duì)追蹤到的太陽(yáng)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。

• 通信模塊：具有以太網(wǎng)通訊功能，部分控制器設(shè)計(jì)兩路硬件完全獨(dú)立的以太網(wǎng)電路來(lái)提高通訊可靠性，每個(gè)以太網(wǎng)電路均可配置不同的IP地址、MAC地址，以此提供可靠的冗余性能。

• 電源及保護(hù)電路：電源電路采用金升陽(yáng)DC/DC隔離穩(wěn)壓模塊實(shí)現(xiàn)輸入輸出接口的隔離；數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出電路采用光耦實(shí)現(xiàn)隔離，RS232和RS485通訊電路通過(guò)光耦電路實(shí)現(xiàn)隔離，提高通訊的抗干擾性。同時(shí)，采用外置硬件看門狗和芯片內(nèi)部的獨(dú)立看門狗的方式進(jìn)行雙重保護(hù)，控制器所有的電子元件均采用寬溫型產(chǎn)品，電路板做三防處理，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境。

1. 軟件設(shè)計(jì)

• 操作系統(tǒng)：采用μc/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有內(nèi)核規(guī)模小、可移植性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。為了對(duì)μc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)進(jìn)行移植，需要對(duì)OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM等端口代碼進(jìn)行修改。

• 控制算法：運(yùn)用視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法跟蹤和光學(xué)跟蹤結(jié)合的策略，計(jì)算出定日鏡跟蹤太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)偏差值驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。同時(shí)，根據(jù)光學(xué)傳感器反饋對(duì)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。

• 任務(wù)設(shè)計(jì)：控制器內(nèi)部運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，多個(gè)子任務(wù)并行運(yùn)行。例如GPS通訊子任務(wù)、氣象采集子任務(wù)、位置測(cè)量子任務(wù)、太陽(yáng)能追蹤子任務(wù)、電機(jī)控制子任務(wù)、電機(jī)監(jiān)測(cè)子任務(wù)、儀表通訊子任務(wù)和DCS通訊子任務(wù)等。

應(yīng)用情況

1. 驗(yàn)證效果：在定日鏡樣機(jī)中進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該控制器具有追蹤精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、功耗低等特點(diǎn)，能滿足塔式太陽(yáng)能定日鏡的跟蹤要求。

2. 實(shí)際應(yīng)用案例：在青海中控太陽(yáng)能德令哈50MW塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站、中電建青海共和50MW塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站等多個(gè)塔式光熱電站中推廣應(yīng)用，效果良好。這些電站通過(guò)規(guī)?；ㄈ甄R集群高精度協(xié)同聚光、安全可靠的大容量低成本熔鹽儲(chǔ)能、高溫吸熱器的網(wǎng)格化能量協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)，解決了光熱電站的定日鏡聚光精度、可靠性及穩(wěn)定性等問(wèn)題。