專利名稱：一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型具體涉及檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置領(lǐng)域，具體涉及一種多平面鏡聚光太 陽能跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]開發(fā)新能源和可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。在新能源中，太陽能發(fā) 電備受矚目，但目前由于過高的成本，還未能充分進(jìn)入市場。降低太陽能發(fā)電成本的有效途 徑之一是采用聚光型光伏系統(tǒng)，以減少給定功率所需的太陽能電池面積，用比較便宜的聚 光器來部分替代昂貴的太陽電池。[0003]—般的聚光系統(tǒng)包括聚光器、二次聚光器、分色鏡、棱形蓋板等。聚光器是聚光系 統(tǒng)的主要組成部分。[0004]目前聚光器一般采用光漏斗、拋物面、菲涅爾透鏡三種模式。光漏斗聚光是由一個(gè) 普通的單晶硅光伏電池和一個(gè)八面體反射鏡圍成的光漏斗組成。該裝置的應(yīng)用推廣難點(diǎn)在 于八面體的光漏斗加工難度較大，且不易大面積聚光。[0005]拋物面聚光是利用拋物柱面反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內(nèi)傳熱 工質(zhì)加熱產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。改裝置的應(yīng)用推廣難點(diǎn)在于常出現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)換 效率不高、輻射熱流分布不均勻、聚焦光斑大、局部溫度過高等問題。[0006]菲涅爾透鏡聚光是由一系列同心棱形槽構(gòu)成，由于它是一種同心階梯細(xì)園槽透 鏡，充分運(yùn)用了光學(xué)的衍射原理，消除了普通光頭透鏡的球差，提高了成像及光線的質(zhì)量， 但其制作工藝難度大費(fèi)用高，難以規(guī)?；瘧?yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型旨在提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、聚光性 好、成本低廉、能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽位置實(shí)時(shí)準(zhǔn)備定位跟蹤的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)。[0008]本實(shí)用新型提供了一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括聚光系統(tǒng)、方位測量 系統(tǒng)、伺服傳動(dòng)系統(tǒng)及測控系統(tǒng)，其中[0009]所述聚光系統(tǒng)采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡和伺服驅(qū)動(dòng)支架組成，且 所述多平面鏡呈拋物線分布；[0010]所述方位測量系統(tǒng)包括魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭通過圖像采集卡進(jìn)行全景采集；[0011]所述伺服傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述多平面鏡配套設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電路，每一所述驅(qū)動(dòng)電路 均采用雙軸驅(qū)動(dòng)，且每一所述驅(qū)動(dòng)電路包括連接于所述平面鏡的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組與伺服控制器連接；[0012]所述測控系統(tǒng)包括連接于電池板的具有多通道信號(hào)采集卡及連接于所述采集卡 并用于對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的濾波整形放大電路及工控機(jī)。[0013]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組包括方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及仰角驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。[0014]進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括位于所述平面鏡與所述驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)之間的減速器，且所述減速器為1: 32的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)。[0015]進(jìn)一步地，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器。[0016]本實(shí)用新型提供的所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)其通過控制平面鏡的數(shù)量 及將多個(gè)平面鏡呈拋物線設(shè)置來控制太陽能電池表面獲得的光強(qiáng)，使太陽能電池表面的光 強(qiáng)達(dá)到既定條件下所承受的最佳光強(qiáng)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，且聚光性好；采用魚眼鏡 頭進(jìn)行全景采集無須考慮經(jīng)緯度、海拔、季節(jié)等外圍因素，適用范圍大、配套算法設(shè)計(jì)難度 低；每一平面鏡均配設(shè)有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，使得誤差小、控制快。


[0017]圖1為本實(shí)用新型提供的一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2為圖1中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]附圖標(biāo)號(hào)說明[0020]1-平面鏡，2-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，3-方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，4-仰角驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，5-伺服控制 器，6-魚眼鏡頭，7-圖像采集卡，8-電池板，9-信號(hào)采集卡，10-濾波整形放大電路，11-工 控機(jī)，12-減速器，13-驅(qū)動(dòng)器。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本實(shí)用新型提供一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括聚光 系統(tǒng)、方位測量系統(tǒng)、伺服傳動(dòng)系統(tǒng)及測控系統(tǒng)。[0023]所述聚光系統(tǒng)采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡I和伺服驅(qū)動(dòng)支架組成， 多平面鏡I構(gòu)成拋物面聚光器，每個(gè)鏡面將接收的太陽光反射聚焦到太陽能電池陣列表 面。通過控制鏡面的數(shù)量和位置來控制太陽能電池表面獲得的光強(qiáng)，使太陽能表面的光強(qiáng) 達(dá)到在一定條件下所承受的最佳光強(qiáng)。本實(shí)施例中，優(yōu)選為5個(gè)平面鏡，且所述5個(gè)平面鏡 I呈拋物線分布。[0024]請(qǐng)參照?qǐng)D1，所述方位測量系統(tǒng)包括魚眼鏡頭6，所述魚眼鏡頭6通過圖像采集卡 7進(jìn)行全景采集。[0025]請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，所述伺服傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述多平面鏡I配套設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電 路，每一所述驅(qū)動(dòng)電路均采用雙軸驅(qū)動(dòng)，且每一所述驅(qū)動(dòng)電路包括連接于所述平面鏡I的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組與伺服控制器5連接。每一所述平面鏡都 裝有方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3及仰角驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4各一臺(tái)。由于平面鏡I共5個(gè)，則共計(jì)10 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要控制，因此采用多串口卡對(duì)各個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制，該多串口卡采用RS232通 訊接口，支持多信號(hào)傳輸。[0026]方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3及仰角驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4分別是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹?線位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置值取決于脈沖信 號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，不收負(fù)載變化的影響。本實(shí)施例中，所述方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3及仰角驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4采用半步恒壓方式驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)由伺服控制器5連接的驅(qū)動(dòng)器13發(fā)出。[0027]請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述平面鏡I與所述驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)之間設(shè)于減速器12，所述減速器12 為1: 32的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)聚光板的定位驅(qū)動(dòng)，并可防止聚光板的滑動(dòng)。[0028]請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，所述測控系統(tǒng)包括連接于電池板8的具有多通道信號(hào)采集卡9 及連接于所述信號(hào)采集卡9并用于對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的濾波整形放大電路10及 工控機(jī)11。[0029]所述信號(hào)采集卡9具有16個(gè)通道，可單獨(dú)采集指定通道信號(hào)，亦可同時(shí)采集所有 通道信號(hào)。但由于接收的信號(hào)為0-5V的電壓信號(hào)，因此在所述信號(hào)采集卡采集后需用濾波 整形放大電路10對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。[0030]本實(shí)施例中，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器(未圖 示)O[0031]本實(shí)用新型提供的所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)其通過控制平面鏡的數(shù)量 及將多個(gè)平面鏡呈拋物線設(shè)置來控制太陽能電池表面獲得的光強(qiáng)，使太陽能電池表面的光 強(qiáng)達(dá)到既定條件下所承受的最佳光強(qiáng)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，且聚光性好；采用魚眼鏡 頭進(jìn)行全景采集無須考慮經(jīng)緯度、海拔、季節(jié)等外圍因素，適用范圍大、配套算法設(shè)計(jì)難度 低；每一平面鏡均配設(shè)有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，使得誤差小、控制快。[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括聚光系統(tǒng)、方位測量系統(tǒng)、伺服傳動(dòng)系統(tǒng)及測控系統(tǒng)，其中 所述聚光系統(tǒng)采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡和伺服驅(qū)動(dòng)支架組成，且所述多平面鏡呈拋物線分布； 所述方位測量系統(tǒng)包括魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭通過圖像采集卡進(jìn)行全景采集； 所述伺服傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述多平面鏡配套設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電路，每一所述驅(qū)動(dòng)電路均采用雙軸驅(qū)動(dòng)，且每一所述驅(qū)動(dòng)電路包括連接于所述平面鏡的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組與伺服控制器連接； 所述測控系統(tǒng)包括連接于電池板的具有多通道信號(hào)采集卡及連接于所述采集卡并用于對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的濾波整形放大電路及工控機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組包括方位驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及仰角驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括位于所述平面鏡與所述驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)之間的減速器，且所述減速器為1: 32的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括聚光系統(tǒng)、方位測量系統(tǒng)、伺服傳動(dòng)系統(tǒng)及測控系統(tǒng)，其中聚光系統(tǒng)采用呈拋物線分布的多鏡面陣，方位測量系統(tǒng)包括通過圖像采集卡進(jìn)行全景采集的魚眼鏡頭，伺服傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述多平面鏡配套設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電路，每一所述驅(qū)動(dòng)電路均采用雙軸驅(qū)動(dòng)，且每一所述驅(qū)動(dòng)電路包括連接于所述平面鏡的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)組與伺服控制器連接。所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統(tǒng)其通過控制平面鏡的數(shù)量及將多個(gè)平面鏡呈拋物線設(shè)置來控制太陽能電池表面獲得的光強(qiáng)，使太陽能電池表面的光強(qiáng)達(dá)到既定條件下所承受的最佳光強(qiáng)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，且聚光性好。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202870630SQ201220617970
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
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