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 編者按：槽式太陽能跟蹤系統(tǒng)的跟蹤誤差影響集熱器的運(yùn)行效率，并且跟蹤誤差直接決定了太陽跟蹤控制系統(tǒng)是否滿足工程應(yīng)用。跟蹤誤差主要來源于跟蹤控制系統(tǒng)誤差、機(jī)械部分傳動(dòng)誤差等，機(jī)械部分傳動(dòng)誤差可以通過跟蹤控制方式加以修正，而對(duì)采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行太陽跟蹤的控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)誤差主要是太陽位置的計(jì)算誤差。

機(jī)械部分轉(zhuǎn)動(dòng)誤差主要包含角度傳感器的測(cè)量變送誤差和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差。本系統(tǒng)的角度傳感器選用的是絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器輸出12位格雷碼，旋轉(zhuǎn)一圈的分辨角為360°/4096=0.088°，對(duì)于本系統(tǒng)聚光器在0～180°范圍內(nèi)運(yùn)行，測(cè)量變送誤差最大為0.044°。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差主要取決于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)形式，太陽跟蹤的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采用連續(xù)跟蹤和間歇跟蹤兩種基本方法。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)形式不同，跟蹤控制策略需要作相應(yīng)調(diào)整以提高跟蹤精度。采用間歇跟蹤方法連續(xù)跟蹤方法聚光器的跟蹤角按照太陽位置變化規(guī)律隨時(shí)間連續(xù)調(diào)節(jié)以跟隨太陽運(yùn)行軌跡的變化的控制方法，跟蹤系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分需要設(shè)計(jì)非常大的減速比。此外，連續(xù)跟蹤意味著跟蹤機(jī)構(gòu)在不間斷的運(yùn)動(dòng)，將消耗大量的電能，違背了太陽能利用的目的。

系統(tǒng)采用的間歇跟蹤方法，即每隔一段時(shí)間間隔后，運(yùn)動(dòng)軸快速調(diào)整一次跟蹤角，使聚光器的轉(zhuǎn)角與其由于停頓導(dǎo)致落后于太陽運(yùn)行的角度相等。在運(yùn)行間隔時(shí)間以外，聚光器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定不工作。采用間歇跟蹤方法，不僅可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制，避免龐大的減速系統(tǒng)，而且可以減少液壓機(jī)構(gòu)的動(dòng)作頻率，增加系統(tǒng)的運(yùn)行壽命，降低跟蹤運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)本身的能耗。

但該方法不可避免的要犧牲系統(tǒng)的跟蹤精度。跟蹤程序的間隔時(shí)間直接決定了間歇跟蹤方法的跟蹤誤差，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的間隔時(shí)間為1min，按前面分析冬至日正午時(shí)刻的聚光器運(yùn)行速率為全年最大峰值，為0.398°/min，則該方法最大間隔誤差既為為0.398°。槽式太陽能跟蹤系統(tǒng)的另外一個(gè)誤差是聚光器的跟蹤角度的計(jì)算誤差，采用前述視日運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的太陽高度角和方位角直接決定了太陽跟蹤角的精度，SPA算法具有非常高的計(jì)算精度。

本系統(tǒng)PLC計(jì)算出的太陽跟蹤角、聚光器測(cè)量角度和采用SPA算法計(jì)算的角度對(duì)比曲線。從圖中可以直觀地看出聚光器測(cè)量角度變化趨勢(shì)與設(shè)計(jì)的跟蹤策略是一致的。SPA算法計(jì)算的角度和太陽跟蹤角輸出的最大偏差為0.12°，而SPA算法的1000年的計(jì)算誤差在0.0003°以內(nèi)，所以本系統(tǒng)的視日軌跡的計(jì)算誤差可控制在0.13°以內(nèi)。本系統(tǒng)的角度傳感器的采樣時(shí)間間隔為5s，所以實(shí)際跟蹤曲線角位變化值在時(shí)間點(diǎn)上并不準(zhǔn)確，在某些點(diǎn)上存在有一定的時(shí)間延遲，但跟蹤曲線總體上體現(xiàn)了間歇式跟蹤的規(guī)律。從數(shù)據(jù)分析來看，控制器的角度輸出和聚光器測(cè)量角度的最大偏差在0.4°以內(nèi)，聚光器的測(cè)量角度和SPA計(jì)算角度誤差在0.5°以內(nèi)，說明采用程序采用1min的運(yùn)行間隔時(shí)間是合理的。

原標(biāo)題：太陽能跟蹤系統(tǒng)跟蹤誤差如何修正？