太阳光线能流密度低、辐射具有间歇性,使太阳能热发电技术受到局限,在塔式太阳能热发电技术中,定日镜技术是实现塔式太阳能热发电的关键技术,是提高太阳能能量密度的关键部件。作为能量传递的第一个环节,定日镜的功能在于跟踪、反射、聚焦太阳光,并将其准确投射到太阳塔上的吸热器中,定日镜运行及能量反射需可靠、稳定、高效才能保证整个发电系统安全运作。然而定日镜的机械误差给系统控制带来不便,导致太阳位置变为相对的非线性变化,外界环境因素导致跟踪精度降低,且发电能力与定日镜反射的太阳辐射度有关,为使系统比较均衡地工作,在反射光强较弱时尽可能增加定日镜上接收到的太阳辐照量,光强度较大时适度减少接收到的太阳辐照量,有必要找到定日镜法线和太阳光线在不同情况下的最佳角度,使辐射量的差异尽可能小,而全年总辐射量尽可能大。因而为使定日镜在不同硬件误差、突发天气状况下稳定工作,需选取一种合理的控制方式。本文对太阳跟踪装置的机械结构和控制原理及系统设计做了简单研究,描述了聚光反射镜自动跟踪装置的机械结构及跟踪控制的原理、方法,分析了太阳运行规律,介绍了太阳跟踪系统的原理,并就其实现的可能性进行探索,提出太阳跟踪方案,并根据DCS发展趋势,提出了一种塔式太阳能热发电分布式控制系统的总体方案以及其各子单元应实现的控制功能,并设计了分布式控制系统的网络结构和主要控制单元的控制策略,实现对太阳方位角和高度角的双轴自动跟踪,部分成果已应用于塔式太阳能热发电站的控制系统中,可以广泛使用于需要跟踪太阳的装置中,提高太阳能利用效率。文章还介绍了该系统的设计思想、基本原理和主要部件,太阳跟踪的几种常见方法,举出了地平坐标系双轴跟踪方式的具体应用,作了初步的计算分析。基于对“天球理论”所推导出的太阳方位角与经纬度、时间等参量关系曲线特性的分析,提出太阳方位角和高度角的求解条件,并完成太阳位置功能块的建立和反射过程建模。针对塔式太阳能定日镜控制系统具有非线性、数学模型难以建立等特点,常规控制方法难以取得良好的控制效果,而模糊控制策略大多应用于受控对象数学模型难以建立的场合,具有较好的稳定性,并结合实际情况和操作人员的经验,提出了用模糊控制来确定定日镜法线与太阳光线的最佳夹角。本文以北京延庆定日镜控制系统作为研究对象,从定日镜控制的角度对其进行深入研究。开发了相应的控制软件包,结合ABB公司的Control Builder AC800F集散控制系统,通过ABB公司的AC500可编程控制器实现塔式太阳能定日镜控制系统的设计。结合现场运行结果,表明可达到预期目标,有良好的工程应用前景和价值,对塔式太阳能定日镜控制系统的设计可提供参考。