專利名稱：一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，塔式聚光太陽能集熱、光熱、光伏發(fā)電系統(tǒng)正處于初步應(yīng)用階段，主要涉及一些大型電站等項目的建設(shè)，但是始終無法中小型化，并且存在建設(shè)成本較高、維修管理比較復(fù)雜等問題，其中關(guān)鍵是定日鏡場的建設(shè)。首先，每個定日鏡根據(jù)安裝的地理緯度，以及相對于集熱塔的位置，其運動控制程序都是特定獨立的；并且依據(jù)每年太陽運行軌跡的偏差，需要對運行控制程序進行相應(yīng)的修正。這就使得定日鏡場的整體控制比較復(fù)雜、調(diào)試維修也很不方便。其次，由于現(xiàn)今定日鏡的驅(qū)動跟蹤機構(gòu)是根據(jù)太陽軌跡通過大量精密計算，利用步進電機來實現(xiàn)的，是一個開環(huán)系統(tǒng)，所以對于機械精度要求相當(dāng)高。專利201210205805. O塔式太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)定日鏡自動調(diào)整轉(zhuǎn)換控制裝置，公開了一種可作旋轉(zhuǎn)運動的平行四邊形支架控制裝置，這種控制裝置利用等邊四邊形內(nèi)角隨著形狀變化的改變而改變，且變化量相等的原理來對目標(biāo)進行調(diào)試。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，由定日鏡單體支架、定日鏡連動機構(gòu)和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)三大部分組成，所述定日鏡連動機構(gòu)上設(shè)有定日鏡單體支架、且固定連接，所述定日鏡連動機構(gòu)上還設(shè)有追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)，所述定日鏡單體支架布置在定日鏡追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)周圍。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述定日鏡單體支架至少為I個。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述的定日鏡單體支架包括反射鏡、鏡框、俯仰方向旋轉(zhuǎn)軸、連接桿、連接框架、旋轉(zhuǎn)支撐框、固定旋轉(zhuǎn)主軸、反射光線軸、追日跟蹤軸、反射定位機構(gòu)、鏡面隨動轉(zhuǎn)換滑動機構(gòu)和追日跟蹤連接曲桿，所述的反射鏡安裝在鏡框上，鏡框與支撐框通過旋轉(zhuǎn)軸相連，鏡框與連接框架通過連接桿相連，框架可旋轉(zhuǎn)地固定在支撐框上，支撐框安裝于固定不動的旋轉(zhuǎn)主軸上，反射定位機構(gòu)依據(jù)每個定日鏡單體支架與反射目標(biāo)塔相對位置而固定，反射光線軸與反射定位機構(gòu)相連，追日跟蹤軸和追日跟蹤連接曲桿相連。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述的定日鏡連動機構(gòu)包括連動主框、南北方位滑動軸、東西方位滑動軸、升降主框和升降滑動軸，所述的定日鏡單體支架的追日跟蹤連接曲桿均與連動主框連接，連動主框與兩個南北方位滑動軸相連，追日跟蹤連接曲桿、連動主框和南北方位滑動軸三者構(gòu)成的聯(lián)合體與四個東西方位滑動軸相連，追日跟蹤連接曲桿、連動主框、南北方位滑動軸和東西方位滑動軸四者構(gòu)成的聯(lián)合體安裝在升降主框上，該綜合體固定在升降滑動軸上。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)包括追日跟蹤驅(qū)動曲桿、追日跟蹤矩形框、追日跟蹤光電探頭及控制器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)、俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)、硅太陽能電池板、高倍聚光太陽能電池板和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架，所述的追日跟蹤驅(qū)動曲桿與定日鏡連動機構(gòu)的連動主框連接，追日跟蹤矩形框裝于追日跟蹤驅(qū)動曲桿上，追日跟蹤光電探頭及控制器、硅太陽能電池板和高倍聚光太陽能電池板均安裝在追日跟蹤矩形框頂端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框前端穿過追日跟蹤矩形框，追日跟蹤矩形框、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框組成的聯(lián)合內(nèi)裝有俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框末端和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)相連，俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)安裝在追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架上。本發(fā)明的有益效果是，首先，本發(fā)明通過追日跟蹤光電探頭及控制器的光電信號，識別太陽光線的俯仰角和方位角，來控制追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)減速機構(gòu)和俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)進行相應(yīng)的運行操作，可實現(xiàn)追日跟蹤矩形框與陽光平行。其次，本發(fā)明通過追日跟蹤驅(qū)動曲桿和驅(qū)動連動主框，從而帶動追日跟蹤連接曲桿，使定日鏡支架陣列中每個支架的追日跟蹤軸與陽光平行，再根據(jù)角度轉(zhuǎn)換裝置的原理使得定日鏡支架陣列的各個反射鏡的反射光線都匯聚于目標(biāo)塔上，可實現(xiàn)高倍反射聚光效果。綜上，本發(fā)明具有成本低廉、控制簡單、安裝調(diào)試方便、維修便捷的特點。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明定日鏡單體支架示意圖3是本發(fā)明定日鏡的連動機構(gòu)示意圖4是本發(fā)明定日鏡的追日跟蹤控制；
圖中1、反射鏡，2、鏡框，3、俯仰方向旋轉(zhuǎn)軸，4、連接桿，5、連接框架，6、支撐框，7、旋轉(zhuǎn)主軸，8、反射光線軸，9、追日跟蹤軸，10、反射定位機構(gòu)，11、鏡面隨動轉(zhuǎn)換滑動結(jié)構(gòu)，12、追日跟蹤連接曲桿，13、連動主框，14、南北方位滑動軸，15、東西方位滑動軸，16、升降主框，17、升降滑動軸，18、追日跟蹤驅(qū)動曲桿，19、追日跟蹤矩形框，20、追日跟蹤光電探頭及控制器，21、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框，22、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)，23、俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)，24、硅太陽能電池板，25、高倍聚光太陽能電池板，26、追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架，27、定日鏡單體支架、28、定日鏡連動機構(gòu)、29、追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)。
具體實施例方式如圖1是定日鏡單體支架示意圖，一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，由定日鏡單體支架27、定日鏡連動機構(gòu)28和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29三大部分組成，所述定日鏡連動機構(gòu)28上設(shè)有定日鏡單體支架27、且固定連接，所述定日鏡連動機構(gòu)28上還設(shè)有追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29，所述定日鏡單體支架27布置在定日鏡追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29周圍。定日鏡單體支架27數(shù)目至少為I個。如圖2所示，所述的定日鏡單體支架27包括反射鏡1、鏡框2、俯仰方向旋轉(zhuǎn)軸3、連接桿4、連接框架5、旋轉(zhuǎn)支撐框6、固定旋轉(zhuǎn)主軸7，反射光線軸8、追日跟蹤軸9、反射定位機構(gòu)10、鏡面隨動轉(zhuǎn)換滑動機構(gòu)11和追日跟蹤連接曲桿12。所述的反射鏡I安裝在鏡框2上，鏡框2與支撐框6通過旋轉(zhuǎn)軸3相連，使得鏡框2可以進行俯仰運動。鏡框2與連接框架5通過連接桿4相連，框架5可旋轉(zhuǎn)地固定在支撐框6上，當(dāng)連接框架5進行俯仰運動時，帶動鏡框2也進行相同的等角度俯仰運動。支撐框6安裝于固定不動的旋轉(zhuǎn)主軸7上，支撐框6相對于旋轉(zhuǎn)主軸7進行旋轉(zhuǎn)運動。反射定位機構(gòu)10依據(jù)每個定日鏡單體支架與反射目標(biāo)塔相對位置而固定，反射光線軸8與反射定位機構(gòu)10相連，可相對于反射光線做旋轉(zhuǎn)。根據(jù)角度轉(zhuǎn)換裝置(已申請專利201210205805. O和201220292782. 7，專利201210205805. O可見于背景技術(shù)，專利201220292782. 7尚未公開，此處不作贅述)的原理，反射光線軸8、追日跟蹤軸9、反射定位機構(gòu)10和鏡面隨動轉(zhuǎn)換滑動機構(gòu)11構(gòu)成入射光線-反射光線-鏡面法線之間夾角相等的關(guān)系。追日跟蹤軸9和追日跟蹤連接曲桿12相連。這樣，定日鏡單體支架27的旋轉(zhuǎn)和俯仰運動就直接由追日跟蹤連接曲桿12來控制。如圖3是定日鏡的連動機構(gòu)示意圖。所述的定日鏡的連動機構(gòu)28包括連動主框13、南北方位滑動軸14、東西方位滑動軸15、升降主框16和升降滑動軸17。所述的定日鏡單體支架27的追日跟蹤連接曲桿12均與連動主框13連接，連動主框13與兩個南北方位滑動軸14相連，使連動主框13可做南北方向的平移運動。追日跟蹤連接曲桿12、連動主框13和南北方位滑動軸14三者構(gòu)成的聯(lián)合體與四個東西方位滑動軸15相連，可做東西方向的平移運動。追日跟蹤連接曲桿12、連動主框13、南北方位滑動軸14和東西方位滑動軸15四者構(gòu)成的聯(lián)合體安裝在升降主框16上，該綜合體固定在升降滑動軸17上，可做上下平移運動。如圖4是定日鏡的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29示意圖。所述的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29包括追日跟蹤驅(qū)動曲桿18、追日跟蹤矩形框19、追日跟蹤光電探頭及控制器20、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框21、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22、俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23、硅太陽能電池板24、高倍聚光太陽能電池板25和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架26。所述的追日跟蹤驅(qū)動曲桿18與定日鏡連動機構(gòu)28的連動主框13連接。追日跟蹤矩形框19裝于追日跟蹤驅(qū)動曲桿18上。追日跟蹤光電探頭及控制器20、硅太陽能電池板24和高倍聚光太陽能電池板25均安裝在追日跟蹤矩形框19頂端。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框21前端穿過追日跟蹤矩形框19，追日跟蹤矩形框19、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框21組成的聯(lián)合體內(nèi)裝有俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23，俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23可將直線運動轉(zhuǎn)換成夾角運動，根據(jù)角度轉(zhuǎn)換裝置(已申請專利201210205805. 0/201220292782. 7)的原理，追日跟蹤矩形框19、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框21和俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23構(gòu)成入射光線-反射光線-鏡面法線之間夾角相等的關(guān)系。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框21末端和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22相連，其中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22可做旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22安裝在追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架26上。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22和俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23此二者的聯(lián)合運動可致使追日跟蹤光電探頭及控制器20對陽光進行跟蹤。其中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)22可以是渦輪渦桿減速機構(gòu)、行星擺線針輪減速機構(gòu)、諧波減速機構(gòu)、齒輪減速機構(gòu)等。俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)23可以是絲杠螺母直線運動機構(gòu)、氣缸活塞直線運動機構(gòu)、同步帶直線運動機構(gòu)等。硅太陽能電池板24和高倍聚光太陽能電池板25可以同時安裝，也可以只安裝其中I種太陽能電池板。同時，硅太陽能電池板24和高倍聚光太陽能電池板25的所用功率需與驅(qū)動單元相匹配。這樣，該定日鏡的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)在有陽光的情況下就可獨立運行，無需外接動力源。本發(fā)明的整體工作原理如下定日鏡的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29是定日鏡單體支架27的動力源和動力輸出機構(gòu)，定日鏡單體支架27和定日鏡連動機構(gòu)28是從動機構(gòu)。每個定日鏡單體支架27的追日跟蹤連接曲桿12和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29的追日跟蹤驅(qū)動曲桿18，均與定日鏡連動機構(gòu)28的連動主框13相連。根據(jù)追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)29的追日運動，使得追日跟蹤驅(qū)動曲桿18帶動連動主框13做南北-東西-上下三個方位的平移運動，再通過追日跟蹤連接曲桿12，從而使得每個定日鏡單體支架27的追日跟蹤軸9與太陽光線平行，由此，定日鏡單體支架27中的每個反射鏡I將陽光反射到一個目標(biāo)塔上。其中，定日鏡單體支架的數(shù)量是根據(jù)下列原則確定的
(A).定日鏡單鏡支架的重量；
(B).連動主框13所用材料的形變對每個定日鏡單體支架的追日跟蹤軸9與太陽光線平行產(chǎn)生的誤差影響在許可范圍之內(nèi)；
(C).定日鏡的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)中驅(qū)動部分的功率大??；
(D).定日鏡支架陣列與目標(biāo)塔的相對地理位置；
(E).工程項目對聚光倍數(shù)的要求。本發(fā)明在實際應(yīng)用中，相對于傳統(tǒng)塔式聚光太陽能集熱、光熱、光伏發(fā)電系統(tǒng)，定日鏡單體支架重量較輕且重量分布均勻，特別適用于屋頂、大棚上進行安裝。而且，因為本發(fā)明安裝了太陽能電池板無需外接動力源的特點，所以塔式聚光太陽能的定日鏡場的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用大大降低。此外，由于本系統(tǒng)無需外接動力及控制線路，所以如果要對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和有關(guān)主動控制，可以采用區(qū)域無線控制或者通訊網(wǎng)絡(luò)等方式來進行操作。
權(quán)利要求
1.一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，由定日鏡單體支架(27)、定日鏡連動機構(gòu)(28 )和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)(29 )三大部分組成，其特征是，所述定日鏡連動機構(gòu)(28)上設(shè)有定日鏡單體支架(27)、且固定連接，所述定日鏡連動機構(gòu)(28)上還設(shè)有追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)(29 )，所述定日鏡單體支架(27 )布置在定日鏡追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)(29)周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，其特征是，所述定日鏡單體支架(27)至少為I個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，其特征是，所述的定日鏡單體支架(27)包括反射鏡(I)、鏡框(2)、俯仰方向旋轉(zhuǎn)軸(3)、連接桿(4)、連接框架(5)、旋轉(zhuǎn)支撐框￠)、固定旋轉(zhuǎn)主軸(7)、反射光線軸(8)、追日跟蹤軸(9)、反射定位機構(gòu)(10)、鏡面隨動轉(zhuǎn)換滑動機構(gòu)(11)和追日跟蹤連接曲桿(12)，所述的反射鏡(I)安裝在鏡框(2)上，鏡框(2)與支撐框(6)通過旋轉(zhuǎn)軸(3)相連，鏡框(2)與連接框架(5)通過連接桿(4)相連，框架(5)可旋轉(zhuǎn)地固定在支撐框(6)上，支撐框(6)安裝于固定不動的旋轉(zhuǎn)主軸(X)上，反射定位機構(gòu)( ο)依據(jù)每個定日鏡單體支架與反射目標(biāo)塔相對位置而固定，反射光線軸(8)與反射定位機構(gòu)(10)相連，追日跟蹤軸(9)和追日跟蹤連接曲桿(12)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，其特征是，所述的定日鏡連動機構(gòu)(28)包括連動主框(13)、南北方位滑動軸(14)、東西方位滑動軸(15)、升降主框(16)和升降滑動軸(17)，所述的定日鏡單體支架(27)的追日跟蹤連接曲桿(12)均與連動主框(13)連接，連動主框(13)與兩個南北方位滑動軸(14)相連，追日跟蹤連接曲桿(12)、連動主框(13)和南北方位滑動軸(14)三者構(gòu)成的聯(lián)合體與四個東西方位滑動軸(15)相連，追日跟蹤連接曲桿(12)、連動主框(13)、南北方位滑動軸(14)和東西方位滑動軸(15)四者構(gòu)成的聯(lián)合體安裝在升降主框(16)上，該綜合體固定在升降滑動軸(17)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，其特征是，所述的追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)(29)包括追日跟蹤驅(qū)動曲桿(18)、追日跟蹤矩形框(19)、追日跟蹤光電探頭及控制器(20)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框(21)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)(22)、俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)(23)、硅太陽能電池板(24)、高倍聚光太陽能電池板(25)和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架(26)，所述的追日跟蹤驅(qū)動曲桿(18)與定日鏡連動機構(gòu)(28)的連動主框(13)連接，追日跟蹤矩形框(19)裝于追日跟蹤驅(qū)動曲桿(18)上，追日跟蹤光電探頭及控制器(20)、硅太陽能電池板(24)和高倍聚光太陽能電池板(25)均安裝在追日跟蹤矩形框(19)頂端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框(21)前端穿過追日跟蹤矩形框(19)，追日跟蹤矩形框(19)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框(21)組成的聯(lián)合體內(nèi)裝有俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)(23)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動矩形框(21)末端和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)(22)相連，俯仰直線驅(qū)動機構(gòu)(23)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動減速機構(gòu)(22)安裝在追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)支架(26)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種中小型塔式反射聚光太陽能定日鏡場的跟蹤系統(tǒng)，由定日鏡單體支架、定日鏡連動機構(gòu)和追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)三大部分組成，所述定日鏡連動機構(gòu)上設(shè)有定日鏡單體支架、且固定連接，所述定日鏡連動機構(gòu)上還設(shè)有追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)，所述定日鏡單體支架布置在定日鏡追日跟蹤控制驅(qū)動機構(gòu)周圍。本發(fā)明成本低廉、控制簡單、安裝調(diào)試方便、維修便捷。
文檔編號G05D3/12GK103019264SQ201310009980
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者趙琦, 楊永健, 陶明霞 申請人:常州市亞美電氣制造有限公司