基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能熱應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤 結(jié)構(gòu)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，可再生能源的開發(fā)和利用日益得到各國政府的關(guān)注，在不久的將來通過真 空集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能具有很大的開發(fā)潛力。據(jù)2004年歐盟聯(lián)合研宄中心預(yù)測，到 本世紀(jì)末，太陽能的應(yīng)用在整個世界能源供應(yīng)中的比率將超過70%。現(xiàn)有的槽式集熱雙軸 跟蹤結(jié)構(gòu)（以下將簡稱為"結(jié)構(gòu)"）大多是基于地平坐標(biāo)系的雙軸跟蹤方式，大都沒有考慮 太陽日升方位角、日落方位角、當(dāng)?shù)亟?jīng)度與時區(qū)經(jīng)度間的經(jīng)度差、太陽時角和真太陽時角間 的誤差等因素對太陽位置判斷的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)跟蹤效率變差，輸出效率降低；此外，沒有 考慮部分遮蔽的情況，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)輸出效率降低；同時由于結(jié)構(gòu)運行和公式計算誤差導(dǎo)致預(yù) 測太陽位置與實際太陽位置存在偏差。因此研宄提供一種基于極軸坐標(biāo)系的槽式集熱雙軸 跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法是非常有益和十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法，可有效地 提高槽式集熱結(jié)構(gòu)跟蹤精度。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，如圖1所示，基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)包括有槽 式聚光板1、第一、第二、第三、第四光敏傳感器2、2'、2"、2"'、上部支架5、真空集熱管6、熱 存儲器7、上下部底座8、8'、上下水管道9、10、水泵11、傾斜絲桿軸12、上部蝸輪蝸桿減速 器13、上部步進電機14、傾斜平臺15、編碼器16、擺動支桿18、20'、20"、下部蝸輪蝸桿減速 器23、下部步進電機24、移動支座27、底部絲桿軸28 ;其結(jié)構(gòu)是下部支座30固定在下部底 座8'上，下部支座30上部通過右支撐銷軸20"與固定在傾斜平臺15下面的下部軸承座22 相鉸接，擺動支桿18上端通過上部支撐銷軸20與固定在傾斜平臺15下面的固定座19相 鉸接，擺動支桿18下端通過左支撐銷軸20'與移動支座27相鉸接，由下部步進電機24和 下部蝸輪蝸桿減速器23帶動底部絲桿軸2轉(zhuǎn)動并帶動移動支座27移動，底部絲桿軸28的 右端與固定在下部底座8'上的固定軸承座25相鉸接，在下部步進電機24、下部蝸輪蝸桿減 速器23及固定軸承座25內(nèi)側(cè)分別安裝有第一、第二、第三限位開關(guān)26、26'、26"，由上部步 進電機14和上部蝸輪蝸桿減速器13帶動的傾斜絲桿軸12通過上下軸承座17、17'支撐在 傾斜平臺15上面，傾斜絲桿軸12上端與上部支架5連接，傾斜絲桿軸12下端安裝有編碼 器16,槽式聚光板1安裝在上部支架5上，槽式聚光板1的四角處分別安裝有第一、第二、第 三、第四光敏傳感器2、2'、2"、2" '，真空集熱管6安裝在上部支架5上，槽式聚光板1上的 光線匯聚到真空集熱管6上，上下部底座8、8'分別通過通孔29、29'、29"固定于地面，傾 斜平臺15的長度與擺動支桿18的長度相等，左支撐銷軸20'與右支撐銷軸20"的水平高 度相同。同。本發(fā)明特征在于對上述結(jié)構(gòu)的控制方法是：
[0005] 調(diào)節(jié)傾斜平臺15與地面夾角等于擺動支桿18與地面夾角為0 =巾，巾是當(dāng)?shù)?維度。設(shè)擺動支桿18長度為A。以固定軸承座25為起點，移動支座27與固定軸承座25間 的平均距離為B，則A與B之間滿足下式（1):
【主權(quán)項】
1. 一種基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法，基于極軸的槽式集熱雙軸跟蹤 結(jié)構(gòu)包括有槽式聚光板（1)、第一、第二、第S、第四光敏傳感器（2、2'、2"、2"'）、上部支架 巧）、真空集熱管化）、熱存儲器（7)、上下部底座（8、8'）、上下水管道（9、10)、水累（11)、 傾斜絲桿軸（12)、上部蝸輪蝸桿減速器（13)、上部步進電機（14)、傾斜平臺（15)、編碼器 (16)、擺動支桿（18)、固定座（19)、下部蝸輪蝸桿減速器（23)、下部步進電機（24)、移動支 座（27)、底部絲桿軸（28);其結(jié)構(gòu)是下部支座（30)固定在下部底座巧'）上，下部支座（30) 的上部通過右支撐銷軸（20")與固定在傾斜平臺（15)下面的下部軸承座（22)相較接，擺 動支桿（18)上端通過上部支撐銷軸（20)與固定在傾斜平臺（15)下面的固定座（19)相較 接，擺動支桿（18)下端通過左支撐銷軸（20'）與移動支座（27)相較接，由下部步進電機 (24)和下部蝸輪蝸桿減速器（23)帶動的底部絲桿軸（28)轉(zhuǎn)動并帶動移動支座（27)移動， 底部絲桿軸（28)的右端與固定在下部底座巧'）上的固定軸承座25相較接，在下部步進電 機（24)、下部蝸輪蝸桿減速器（23)及固定軸承座（25)內(nèi)側(cè)分別安裝有第一、第二、第S限 位開關(guān)（26、26'、26")，由上部步進電機（14)和上部蝸輪蝸桿減速器（13)帶動的傾斜絲桿 軸（12)通過上下軸承座（17、17'）支撐在傾斜平臺（15)上面，傾斜絲桿軸（12)上端與上 部支架（5)連接，傾斜絲桿軸（12)下端安裝有編碼器（16)，槽式聚光板（1)安裝在上部支 架（5)上，槽式聚光板（1)的四角處分別安裝有第一、第二、第S、第四光敏傳感器（2、2'、 2"、2"'），真空集熱管（6)安裝在上部支架（5)上，槽式聚光板（1)上的光線匯聚到真空集 熱管化）上，上下部底座巧、8'）分別通過通孔（29、29'、29")固定于地面，傾斜平臺（15) 的長度與擺動支桿（18)的長度相等，左支撐銷軸（20'）與右支撐銷軸（20")的水平高度相 同； 本發(fā)明特征在于對上述結(jié)構(gòu)的控制方法是： 調(diào)節(jié)傾斜平臺15與地面夾角等于擺動支桿18與地面夾角為0 = 4,4是當(dāng)?shù)鼐S度， 設(shè)擺動支桿18長度為A，W固定軸承座（25)為起點，底部支座（27)與固定軸承座（25)間 的平均距離為B，則A與B之間滿足下式（1):
(1) 然后，判斷某一天是一年中的第n天，n為正整數(shù)，根據(jù)式（2)計算出太陽赤紳角S，則 擺動支桿（18)與地面的傾角aS可由式（3)得到，式（3)中的正負(fù)號取春夏為正，秋冬為 負(fù)，則底部支座（27)的移動距離AB可由式（4)、（5)得到，AB為正，則朝固定軸承座（25) 方向移動，AB為負(fù)，則朝固定軸承座（25)反方向移動，太陽方位角丫,可由式（6)得到：
(2) 曰曰=0 ± 5 做 B，=Aarcsin(aS) (4) A B=B-B' 妨
(6) 其中《是太陽時角，中午12點為"0° "，上午為負(fù)，下午為正，每小時的時角為 "15。"， 由于地球圍繞太陽的運行軌道是楠圓形軌道，因此真太陽時角與太陽時角《間存 在誤差。真太陽時角《乃由式（7)、做、（9)得到，然后將式做中的太陽時角《用真太 陽時角代替，
(7) E= 9. 87sin2C-7. 53cosC-1. 5sinC (8)
(9) 其中由式（10)得到時鐘時間t，t= 1