一种定日镜转角的参考点检测方法与流程

本发明属于定日镜检测技术领域，尤其涉及一种定日镜转角的参考点检测方法。

背景技术：

在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。

在塔式太阳能热发电领域，定日镜为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。而定日镜的转角需要检测参考点，一般使用霍尔元器件或光电器件感应参考点，使用此器件通过机械结构固定在减速机上或者电动推杆上，不仅增加了成本，而且增加了相关设计，安装复杂。若后期感应器件使用失效，特别是安装在电动推杆内部，一旦失效就得更换推杆，需要耗费较大的人力物力。

技术实现要素：

本发明的技术目的是提供一种定日镜转角的参考点检测方法，具有结构简单成本低、易维护、检测效率高、适应范围大的技术特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种定日镜转角的参考点检测方法，包括以下步骤：

p1：按定日镜转角的一方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第一驱动电流值，其中，定日镜转角为定日镜的水平角或方位角；

其中，在步骤p1执行过程中，预设时间内，若第一驱动电流值的平均值i1大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第一编码器绝对值s1；

p2：按定日镜转角的另一方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第二驱动电流值；

在步骤p2执行过程中，在预设时间内，若第二驱动电流值的平均值i2大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第二编码器绝对值s2；

p3：根据编码器绝对值与定日镜转角的转换关系，将第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2的差值计算转换为定日镜的实际转角值θ1，并将实际转角值θ1与定日镜的极限转角值θ进行比较判断：若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值在预设误差范围内，则第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置为定日镜转角的参考点，若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值不在预设误差范围内，则存在驱动故障。

进一步优选地，在步骤p1和步骤p2中，实时检测驱动定日镜转动的驱动电流包括以下步骤：

以预设采样周期t进行驱动电流采样，得到驱动电流过零点时的正半波电流值；

将正半波电流值拟合形成驱动电流的正弦波曲线并进行误差修正；

根据正弦波曲线计算得到驱动电流有效值,驱动电流有效值为第一驱动电流值或第二驱动电流值。

进一步优选地，步骤p3还包括以下步骤：若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值在预设误差范围内，则对第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2进行存储。

进一步优选地，步骤p3执行后，还包括以下步骤：

a1：读取存储的第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2，读取当前定日镜转角位置对应的编码器绝对值为当前编码器绝对值s；

a2：按定日镜转角的任意方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第三驱动电流值；

其中，在步骤a2执行过程中，在预设时间内，若第三驱动电流值的平均值i3大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第三编码器绝对值s3；

根据第一编码器绝对值s1与当前编码器绝对值s的差值得到第一相差绝对值，根据第二编码器绝对值s2与当前编码器绝对值s的差值得到第二相差绝对值，根据第三编码器绝对值s3与当前编码器绝对值s的差值得到第三相差绝对值，并将第三相差绝对值与第一相差绝对值或者第二相差绝对值进行比较判断：

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s1对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障；

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s2对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1）本发明通过检测驱动定日镜转动的驱动电流和定日镜转角位置对应的编码器绝对值，检测判断定日镜转角的参考点，其中，编码器可以安装于驱动电机尾部，对应的编码器绝对值可体现定日镜转角的绝对位置，相比于现有技术，本申请不需要如霍尔元件或光电器件等硬件设置于定日镜转角的转动机构上，简化了结构，降低了成本，拆卸更换简单便于定日镜的日常维护，并且还可基于参考点检测对定日镜的驱动进行日常检查，判断驱动是否存在故障，此外，可多面定日镜检测同时自动执行，适合大规模定日镜镜场的参考点检测，检测效率高；

2）本发明有自动存储上次测量正确的参考点的功能，后续检测可根据上次测量正确的参考点作为对照，简化了二次参考点检测的流程，提升了后续检测参考点的速度。

附图说明

图1为本发明的一种定日镜转角的参考点检测方法的流程示意图；

图2为本发明的一种定日镜转角的参考点检测方法的具体流程示意图；

图3为本发明的一种定日镜转角的参考点检测方法的驱动电流检测流程示意图；

图4为本发明的一种定日镜转角的参考点检测方法的二次检测流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种定日镜转角的参考点检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

参看图1和图2，本实施例提供一种定日镜转角的参考点检测方法，包括以下步骤：

p1：按定日镜转角的一方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第一驱动电流值，其中，定日镜转角为定日镜的水平角或方位角；其中，在步骤p1执行过程中，预设时间内，若第一驱动电流值的平均值i1大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第一编码器绝对值s1；

p2：按定日镜转角的另一方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第二驱动电流值；在步骤p2执行过程中，在预设时间内，若第二驱动电流值的平均值i2大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第二编码器绝对值s2；

p3：根据编码器绝对值与定日镜转角的转换关系，将第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2的差值计算转换为定日镜的实际转角值θ1，并将实际转角值θ1与定日镜的极限转角值θ进行比较判断：若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值在预设误差范围内，则第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置为定日镜转角的参考点，若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值不在预设误差范围内，则存在驱动故障。

其中，在步骤p1和步骤p2中，实时检测驱动定日镜转动的驱动电流包括以下步骤：以预设采样周期t进行驱动电流采样，得到驱动电流过零点时的正半波电流值；将正半波电流值拟合形成驱动电流的正弦波曲线并进行误差修正；根据正弦波曲线计算得到驱动电流有效值,驱动电流有效值为第一驱动电流值或第二驱动电流值。

进一步优选地，步骤p3还包括以下步骤：若实际转角值θ1与所述极限转角值θ的差值在预设误差范围内，则对第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2进行存储。进一步优选地，步骤p3执行后，还包括以下步骤：a1：读取存储的第一编码器绝对值s1与第二编码器绝对值s2，读取当前定日镜转角位置对应的编码器绝对值为当前编码器绝对值s；a2：按定日镜转角的任意方向转动定日镜，并且实时检测驱动定日镜转动的驱动电流，得到第三驱动电流值；其中，在步骤a2执行过程中，在预设时间内，若第三驱动电流值的平均值i3大于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第三编码器绝对值s3；根据第一编码器绝对值s1与当前编码器绝对值s的差值得到第一相差绝对值，根据第二编码器绝对值s2与当前编码器绝对值s的差值得到第二相差绝对值，根据第三编码器绝对值s3与当前编码器绝对值s的差值得到第三相差绝对值，并将第三相差绝对值与第一相差绝对值或者第二相差绝对值进行比较判断：

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s1对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障；

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s2对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障。现对本实施例进行详细说明，但不仅限于此：

本实施例定日镜方位角转角通过减速机回转机构实现，定日镜水平角转角通过电动推杆装置实现。在减速机的回转装置上设置硬限位，限制减速机在0°~360°以内的某一个范围进行转动。在电动推杆的最大行程两端点设置硬限位，限制电动推杆在最大行程内伸缩。电机为减速机回转机构和电动推杆的一部分，电机与减速机回转机构之间紧密相连，同样地，电机与电动推杆之间紧密相连。因此通过所述电机驱动减速机回转机构和电动推杆，实现定日镜方位角和水平角的调节。在电机尾部安装有编码器，编码器绝对值可体现定日镜方位角转角的绝对位置。

在本实施例中，参看图1和图2，为了检测定日镜转角参考点的位置，首先需要操作电机使定日镜的转角朝一个方向转动，实时检测流过电机的电流值和电机编码器绝对值。该转角为方位角或水平角，方位角为电动推杆在减速机硬限位条件下可转动的角度，其得到的方位角度值与减速机硬限位所对应的角度值进行对比；水平角为电动推杆伸长或缩短改变的定日镜的角度，水平角角度值与电动推杆硬限位所对应的角度值进行对比。减速机硬限位、水平推杆硬限位所对应定日镜转角的角度值为本实施例的极限转角值θ，该极限转角值θ为恒定值，该值的大小与减速机、推杆等机构本身设定结构有关。接着，第一驱动电流值在预设时间t内进行平均计算，得到第一驱动电流值的平均值i1，当条件满足第一驱动电流值的平均值i1高于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第一编码器绝对值s1；接着，使定日镜向相对的方向转动，实时检测流过电机的电流值和电机编码器绝对值，当在预设时间t内，满足第二驱动电流值的平均值i2高于预设的驱动力矩电流i且定日镜转角位置对应的编码器绝对值无变化，则记录此时的编码器绝对值为第二编码器绝对值s2。

第二编码器绝对值s2和第一编码器绝对值s1做差，对计算结果取其绝对值并根据编码器绝对值与定日镜转角的转换关系转化为θ1，该θ1就是本实施例方法得到的实际转角值，编码器绝对值与定日镜转角的转换关系与实际编码器与定日镜转角的设定有关，实际转角值θ1和极限转角值θ进行比较：若实际转角值θ1在极限转角值θ的预设误差范围内，则第二编码器绝对值s2和第一编码器绝对值s1所对应的位置便是参考点；若实际转角值θ1在极限转角值θ的预设误差范围外，则判断电机驱动故障。

参看图3，为了得到驱动电流有效值，需要对实时采样的电流进行处理：因电机电流呈正弦波，定日镜控制器以一定的周期t进行采样，采样过零点的正半波电流值；把采样得到的正半波电流值拟合成正弦波，并修正较大误差值；把得到的正弦波波峰值乘以√2/2，得到的数值就是驱动电流的有效值，即第一驱动电流、第二驱动电流，基于上述驱动电流有效值的采样过程，本实施例通过在预设时间内采集得到的多个驱动电流有效值并进行取平均值，得到第一驱动电流的平均值i1、第二驱动电流的平均值i2。

参看图4，本实施例提供另一种基于实施例1的另一种定日镜转角的参考点检测方法：该方法是对本实施例的一种优化方案，定日镜控制器包括具有存储信息功能。定日镜控制器通上电后读取上一次检测参考点的编码器绝对值s1和s2，并记录当前定日镜转角位置的编码器绝对值s；定日镜的转角朝一个方向转动，实时检测电流和电机编码器绝对值；当在预设时间t内计算得到的第三驱动电流值的平均值i3大于其所对应预设的驱动力矩电流并且电机编码器绝对值无变化时，记录为第三编码器绝对值s3；s1与s的差值得到第一相差绝对值，s2与s的差值得到第二相差绝对值，s3与s的差值得到第三相差绝对值，并将第三相差绝对值与第一相差绝对值或者第二相差绝对值进行比较判断：

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s1对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第一相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障；

若得到所述s3对应的定日镜转动方向与得到所述s2对应的定日镜转动方向相同，则将所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值进行比较判断：若所述第三相差绝对值与所述第二相差绝对值的差值在预设误差范围内，则所述第一编码器绝对值s1与所述第二编码器绝对值s2所对应的所述定日镜转角位置仍为所述定日镜转角的参考点，否则存在驱动故障。

本实施例的参考点可用来判断定日镜旋转的位置是否达到太阳能接收最高效率，也就是定日镜转角基准位置，同时可根据参考点按所需来调整定日镜的方向。

本实施例通过对测量电机的电流和电机尾部的编码器的值来检测参考点，对比传统检测参考点的方式，传统检测参考点需要使用霍尔元件或光电器件感应来检测参考点，而霍尔元件或光电器件需要固定在转动机构上，需要设计相应的机械结构，相对更加复杂，而且成本大于本发明中使用编码器的成本。此外，由于霍尔元件或光电器件需固定在推杆内部，一旦霍尔元件或光电器件发生故障，需拆下推杆检查维修或者更换新推杆，然而，本实施例则不需要如霍尔元件或光电器件等硬件设置于定日镜转角的转动机构上，故障时最多只需更换编码器，而编码器只是简单的和电机进行连接，拆卸方便，因此本发明在后期维护方面消耗的人力更少，更容易排除故障，简化了结构，降低了成本，拆卸更换简单便于定日镜的日常维护，并且还可基于参考点检测对定日镜的驱动进行日常检查，判断驱动是否存在故障，此外，可多面定日镜检测同时自动执行，适合大规模定日镜镜场的参考点检测，检测效率高。

进一步的，由于本实施例有自动存储上次测量正确的参考点的功能，后续检测可根据上次测量正确的参考点作为对照，缩减流程，减少了定日镜的转角角度，提升了后续检测参考点的速度，提高了排查问题的效率。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。