2장에서는 집광형 태양광 발전 시스템의 개요 및 구성에 대해 설명합니다. 본 논문에서 제안하는 태양광 집광 시스템은 크게 세 부분으로 구성된다.
태양위치 검출센서
또한, 센서 모듈 전면에 복합렌즈를 설치해 적은 양의 빛으로도 정확한 위치 검출이 가능할 뿐만 아니라, 광학 사이에 존재하는 물리적 불감대(Dead Zone)를 보상해 센서 모듈의 해상도를 높일 수 있다. 센서와 광학 센서. . 센서모듈에 사용된 렌즈는 부원옵틱스에서 제조한 복사기 복합렌즈인 모델 P9이며, 사양은 다음과 같다. 그림 2.3과 사진 2.2는 에서 제작한 태양광 위치검출 센서모듈의 구조와 실제 사진을 나타낸 것이다.
태양추적 제어 시스템
각 구동축의 각도 위치 정보를 감지하기 위해 Spectrol의 10KΩ, 10회전 전위차계를 구동축에 설치했습니다. 10비트 분해능으로 위치정보를 측정하고 유지하여 폐루프를 형성하였다. 구동부는 소형, 높은 구동토크, 에너지 소모가 적은 일체형 감속기를 각 축에 사용하고 타이밍벨트와 연결하여 구동하는 DC모터를 사용하였다.
모터 제어 방식으로는 정밀한 제어가 가능하고 전력 부하를 줄이기 위해 전력 제어 기술 중 하나인 PWM 제어를 사용하고 있다.
태양광 집광부
총 120개의 광섬유 다발이 지뢰를 원하는 위치로 전송하는 데 사용됩니다. 본 연구에서 광섬유의 전체 길이는 15m이다. 석영 기반 광섬유는 전송 손실이 낮고 대역폭이 넓지만 가격이 비싸 실용성이 낮아 플라스틱 광섬유를 사용했다.
별도의 추가 장비 없이 광섬유의 출력단을 직접 방사 조명으로 사용할 수 있으며, 필요에 따라 볼록렌즈 캡을 배치하여 평행광선을 받거나 오목렌즈를 사용하여 더 넓은 반경으로 확산된 광선을 수신할 수 있습니다. . 코너.
태양 추적 알고리즘의 흐름
검색 공간 내에서 운용 가능한 모든 영역을 탐색하면서 가장 높은 값을 얻은 지점의 위치 정보를 기억하고, 검색이 완료되면 빛이 최대로 들어오는 지점으로 이동한다. 받았어요. 아직 태양의 정확한 위치는 아니지만 센서 모듈에서 초점을 찾기 위한 대략적인 검색일 뿐입니다. 시스템이 검색 모드에서 기억된 위치로 이동하면 센서 모듈에 초점이 형성되므로 초점 좌표와 중심 좌표의 오차를 계산하고 태양을 향해 시스템을 구동시키기 위한 모터 제어량을 계산하여 모터 드라이버로 출력합니다. 홀드 모드로 들어갑니다.
초점 좌표와 중심 좌표 사이의 상관 관계와 태양의 현재 위치에 대한 시스템의 상대 및 절대 위치를 계산하는 방법은 섹션 3.2에서 논의됩니다.
태양 위치의 계산
계산된 오차는 현재의 집광 시스템에 대한 태양의 상대적인 위치로서 태양을 바라보는 시스템의 절대 위치, 즉 각 축 A/A에 설치된 전위차계의 전압을 가했을 때의 값이다. 는 D를 10비트로 변환한 결과, 집광 시스템이 최종적으로 태양을 향할 때의 위치 값을 계산할 수 있습니다. 따라서 초점 오차와 픽셀 해상도의 곱에 시스템의 현재 위치 정보를 더하면 시스템이 이동해야 할 절대 위치를 계산할 수 있다. 여기서 ca와 ce는 각각 시스템이 결국 따라야 하는 시스템의 절대값이다.
계산된 위치 오차는 위치 피드백으로 구성된 제어 시스템의 기준 입력으로 사용되며, 나머지 오차는 모터의 가감속 제어에 필요한 PWM 신호의 듀티비를 조정하는 데 사용됩니다.
홀딩모드
센서 모듈의 중심 좌표를 중심으로 최대값으로 균형을 이루고 있던 값들이 태양의 위치 변화나 시스템의 움직임으로 인해 임의의 방향으로 움직이기 시작하면 그 값들의 균형이 중심점 부근이 깨져서 페이지의 값이 이동하는 방향이 커지기 시작합니다. Search 모드에서는 광센서의 각 픽셀을 개별적으로 처리하고, Hold 모드에서는 A/D 변환값을 이용하여 연속적인 변화를 처리하며, 물리적 해상도 이하의 오차는 다음 식으로 계산할 수 있다. . . 센서의 A/D 변환값 중 최대값과 최소값을 말합니다.
이를 통해 초점이 중심좌표에서 다른 좌표로 이동하기 전에 미세한 변화를 더 빠르게 감지하고, 실시간으로 반응하는 모터 구동 신호를 생성하며, 시스템의 위치를 보정해 태양 위치 추적 성능을 향상시키고, 각 광센서를 연결한다. , 광센서 사이에 존재하는 물리적 불감대(dead zone)를 보상함으로써 해상도를 상대적으로 높일 수 있다.
시스템이 처음 시작될 때 또는 홀드 모드에서 초점이 손실될 때 탐색 모드 그림 4.2는 탐색 모드에서 다양한 시작 위치와 태양의 위치에 대한 시스템의 방위각 및 고도 각도의 변화를 측정합니다. . 이 검색 공간의 전체 영역을 스캔한 후, 빛의 양이 가장 많은 위치에서 시스템을 검색하는 결과가 표시됩니다. 홀드 모드에서의 추적 성능을 테스트하기 위해 그림 4.3은 점광원을 이용하여 임의의 위치로 연속적으로 이동할 때 중앙 광학 센서의 방위각, 앙각 및 광도 변화를 측정한 결과를 보여줍니다.
중앙좌표에서 광센서가 감지하는 빛의 양 변화를 살펴보면 대체적으로 잘 추적되었으나, 시스템의 구조적 문제로 인해 가끔 초점이 맞지 않는 경우가 있었다.
참고문헌
