原標題：嵌入式塔式太陽能熱發(fā)電控制器研制與應(yīng)用

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

研制要點

1. 硬件設(shè)計

• 主控芯片：多采用基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的32位單片機，如STM32系列、MB9BF618S等。這些芯片功耗低、浮點運算能力強，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、時間等參數(shù)，從而進行太陽位置的計算；配備光學傳感器，對追蹤到的太陽位置進行實時校正。

• 通信模塊：具有以太網(wǎng)通訊功能，部分控制器設(shè)計兩路硬件完全獨立的以太網(wǎng)電路來提高通訊可靠性，每個以太網(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。

• 電源及保護電路：電源電路采用金升陽DC/DC隔離穩(wěn)壓模塊實現(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現(xiàn)隔離，RS232和RS485通訊電路通過光耦電路實現(xiàn)隔離，提高通訊的抗干擾性。同時，采用外置硬件看門狗和芯片內(nèi)部的獨立看門狗的方式進行雙重保護，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)場惡劣的環(huán)境。

1. 軟件設(shè)計

• 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、實時性好、穩(wěn)定可靠等特點。為了對μc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)進行移植，需要對OS_CPU.H、OS_CPU_C.C、OS_CPU_A.ASM等端口代碼進行修改。

• 控制算法：運用視日運動軌跡算法跟蹤和光學跟蹤結(jié)合的策略，計算出定日鏡跟蹤太陽的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)偏差值驅(qū)動伺服電機。同時，根據(jù)光學傳感器反饋對位置進行實時校正。

• 任務(wù)設(shè)計：控制器內(nèi)部運行嵌入式操作系統(tǒng)，多個子任務(wù)并行運行。例如GPS通訊子任務(wù)、氣象采集子任務(wù)、位置測量子任務(wù)、太陽能追蹤子任務(wù)、電機控制子任務(wù)、電機監(jiān)測子任務(wù)、儀表通訊子任務(wù)和DCS通訊子任務(wù)等。

應(yīng)用情況

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

2. 實際應(yīng)用案例：在青海中控太陽能德令哈50MW塔式熔鹽儲能光熱電站、中電建青海共和50MW塔式熔鹽儲能光熱電站等多個塔式光熱電站中推廣應(yīng)用，效果良好。這些電站通過規(guī)模化定日鏡集群高精度協(xié)同聚光、安全可靠的大容量低成本熔鹽儲能、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)定性等問題。