專利名稱：一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能集熱控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是太陽發(fā)出的輻射能量，一般加熱及發(fā)電領(lǐng)域使用，太陽能將所述輻射能量聚合，并配以集熱裝置產(chǎn)生高溫直接加熱，或以熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的形式帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。為了使集熱效率提高，必須讓集熱裝置始終正對太陽照射方向，槽式太陽能集熱器的反射鏡截面為拋物線形，一般采用液壓傳動(dòng)方式或機(jī)械傳動(dòng)方式提供反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤動(dòng)能。然而所述液壓傳動(dòng)方式多為傳統(tǒng)的閥控液壓缸系統(tǒng)，需要通過調(diào)整溢流閥保證油路壓力在所需要的數(shù)值，調(diào)整過程中需針對溢流閥耗費(fèi)大量電能，而上述機(jī)械傳動(dòng)方式則傳動(dòng)機(jī)跟蹤精度不聞。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行槽式太陽能集熱器液壓控制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，減少能耗并保證精確度的技術(shù)效果。一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包括控制器、伺服電機(jī)、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機(jī)在接收到控制器發(fā)出的動(dòng)作指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動(dòng)作指令包含電機(jī)轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述第一吸油單向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運(yùn)行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油單向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運(yùn)行，第二液壓缸回縮；所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。優(yōu)選地所述控制器包括集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機(jī)，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述控制器固定在所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備的油箱上。所述控制器還包括總線通信模塊。一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括上述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備、槽式太陽能集熱器、支架、轉(zhuǎn)臂、光照強(qiáng)度傳感器和角位移傳感器，其中所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設(shè)置配重和轉(zhuǎn)臂；光照強(qiáng)度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)臂上。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備通過控制器根據(jù)動(dòng)作指令進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)角度，所述動(dòng)作指令可根據(jù)光照強(qiáng)度、根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和時(shí)間等環(huán)境元素結(jié)合計(jì)算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎(chǔ)上，采用無閥液壓控制方式實(shí)現(xiàn)液壓缸控制轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)所述預(yù)設(shè)角度，不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型又一實(shí)施例公開的一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型又一實(shí)施例公開的一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行槽式太陽能集熱器液壓控制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，減少能耗并保證精確度的技術(shù)效果。圖I示出了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包括控制器I、伺服電機(jī)2、雙向齒輪泵3、第一吸油單向閥4、第二吸油單向閥5、第一雙向液壓鎖6和第二雙向液壓鎖7，其中所述伺服電機(jī)2在接收到控制器I發(fā)出的動(dòng)作指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述雙向齒輪泵3得電吸油，所述動(dòng)作指令根據(jù)光照強(qiáng)度得出，所述動(dòng)作指令包含電機(jī)轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述動(dòng)作指令根據(jù)光照強(qiáng)度得出，所述光照強(qiáng)度可通過光照強(qiáng)度傳感器實(shí)現(xiàn)采集，所述控制器中可設(shè)定光照強(qiáng)度閾值，若當(dāng)前的光照強(qiáng)度達(dá)到該閾值，所述控制器啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可根據(jù)與當(dāng)前光照強(qiáng)度的映射關(guān)系，并結(jié)合所述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備所在經(jīng)緯度及動(dòng)作指令發(fā)出的時(shí)間進(jìn)行匹配及調(diào)節(jié)；以及，根據(jù)液壓缸的伸縮量、雙向液壓鎖的排量和液壓缸的容積計(jì)算出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，且可在角位移傳感器采集到轉(zhuǎn)臂角位移的情況下進(jìn)行閉環(huán)控制，確保調(diào)節(jié)精確度。所述第一吸油單向閥4打開且所述第一雙向液壓鎖6運(yùn)行，第一液壓缸8伸出；所述第二吸油單向閥5打開且所述第二雙向液壓鎖7運(yùn)行，第二液壓缸9回縮；[0033]所述第一液壓缸8和第二液壓缸9分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。上述設(shè)備中未使用溢流閥及閥控設(shè)備而采用控制器的精確控制，實(shí)現(xiàn)了槽式太陽能集熱器根據(jù)光照強(qiáng)度進(jìn)行液壓控制，達(dá)到集熱器以較小的能源消耗、較高的跟蹤精度驅(qū)動(dòng)集熱裝置獲得高的熱轉(zhuǎn)換效率。避免了閥控液壓方式溢流節(jié)流的能量損失，并克服了機(jī)械式液壓方式控制精確度低的問題。圖2示出了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備控制器結(jié)構(gòu)，所述控制器可采用集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機(jī)，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，圖中示出了可實(shí)現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)，包括交直變換單元10、總線通訊模塊11、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元12、PWM模塊13、驅(qū)動(dòng)模塊14和主控模塊15，其中交直變換單元10將交流電整形為直流電，一部分通過驅(qū)動(dòng)模塊14用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一部分用于主控模塊15供電。主控模塊15可以選擇內(nèi)部集成CAN控制器、PWM模塊13、 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元12等功能的專用16位單片機(jī)或者DSP芯片，并不局限；其中，所述PWM模塊用于以變頻控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該種驅(qū)動(dòng)方式可實(shí)現(xiàn)低能耗高精確度的技術(shù)效果。所述驅(qū)動(dòng)模塊14用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，所述主控模塊15用于將采集的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。所述總線通信模塊11，有利于大規(guī)模太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集中控制。圖3示出了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括圖I圖示及其對一個(gè)說明中的槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備16 (該設(shè)備的功能及結(jié)構(gòu)不再贅述)、槽式太陽能集熱器17、支架18、轉(zhuǎn)臂19、光照強(qiáng)度傳感器20和角位移傳感器21，其中所述槽式太陽能集熱器17的集熱管22與槽式反射鏡23固定在所述支架18上，所述支架18上設(shè)置配重24和轉(zhuǎn)臂19 ；光照強(qiáng)度傳感器16安裝在所述支架14上，所述角位移傳感器21安裝在所述轉(zhuǎn)臂15上。需要說明的是角位移傳感器20、光照強(qiáng)度傳感器20和伺服電機(jī)2分別與控制器I之間電氣連接；所述控制器I固定在所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備的油箱25上。所述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備12驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓缸交替伸縮，所述兩個(gè)液壓缸分別連接在所述轉(zhuǎn)臂15的兩端，所述轉(zhuǎn)臂19通過花鍵與所述槽式太陽能集熱器17連接;轉(zhuǎn)臂19帶動(dòng)槽式太陽能集熱器17沿東西方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)控制器I日照強(qiáng)度達(dá)到所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)條件時(shí)，控制器結(jié)合經(jīng)緯度、光強(qiáng)等環(huán)境因素綜合計(jì)算轉(zhuǎn)臂需轉(zhuǎn)過角位移時(shí)，伺服電機(jī)2工作，帶動(dòng)所述雙向液壓鎖驅(qū)動(dòng)液壓缸使轉(zhuǎn)臂15旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度；所述配重19，使跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重心集中在轉(zhuǎn)軸上，也降低了系統(tǒng)的能源消耗。光照強(qiáng)度傳感器20按設(shè)定時(shí)間間隔采集當(dāng)前時(shí)間的光照強(qiáng)度，如果光照強(qiáng)度小于設(shè)定的閾值，則控制器控制電機(jī)停止工作。例如，當(dāng)夜晚或陰雨天無光照時(shí)，所述跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備不進(jìn)行跟蹤，而需等待第二天某時(shí)刻再次進(jìn)行跟蹤，從而避免消耗能源而不產(chǎn)生集熱效應(yīng)。所述角位移傳感器21采集當(dāng)前轉(zhuǎn)臂角位置，如果未達(dá)到或超出應(yīng)轉(zhuǎn)角度誤差范圍，則控制器I控制所述伺服電機(jī)2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直至達(dá)到預(yù)設(shè)角度。[0049]本系統(tǒng)中采用了直接驅(qū)動(dòng)無閥液壓的跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，不但使跟蹤精度大大提高，而且使跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)消耗的能源也大大減少，即能源凈輸出能量得到提高。綜上所述本實(shí)用新型實(shí)施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備通過控制器根據(jù)動(dòng)作指令進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)角度，所述 動(dòng)作指令可根據(jù)光照強(qiáng)度、根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和時(shí)間等環(huán)境元素結(jié)合計(jì)算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎(chǔ)上，采用無閥液壓控制方式實(shí)現(xiàn)液壓缸控制轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)所述預(yù)設(shè)角度，不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動(dòng)角度。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型實(shí)施例的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于，包括控制器、伺服電機(jī)、雙向齒 輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中 所述伺服電機(jī)在接收到控制器發(fā)出的動(dòng)作指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動(dòng)作指令包含電機(jī)轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度； 所述第一吸油單向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運(yùn)行，第一液壓缸伸出； 所述第二吸油單向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運(yùn)行，第二液壓缸回縮； 所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。
2.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述控制器包括集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機(jī)，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述控制器固定在所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備的油箱上。
4.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述控制器還包括總線通信模塊。
5.一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求I中的槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備、槽式太陽能集熱器、支架、轉(zhuǎn)臂、光照強(qiáng)度傳感器和角位移傳感器，其中 所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設(shè)置配重和轉(zhuǎn)臂； 光照強(qiáng)度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)臂上。
6.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括所述控制器包括集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機(jī)，所述PWM模塊用于以變頻控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
7.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括所述控制器固定在所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備的油箱上。
8.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括總線通信模塊。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包括控制器、伺服電機(jī)、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機(jī)在接收到控制器發(fā)出的動(dòng)作指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動(dòng)作指令包含電機(jī)轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述第一吸油單向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運(yùn)行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油單向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運(yùn)行，第二液壓缸回縮。本實(shí)用新型實(shí)施例不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
文檔編號(hào)F24J2/38GK202562094SQ20122014871
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者王強(qiáng), 宋景平, 王天明 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司烽火機(jī)械廠