基于極軸的碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(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，在不久的將來將太陽 能轉(zhuǎn)換成電能具有很大的開發(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)有的碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(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，碟式發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出效率降低；此外，基于 地平坐標(biāo)系的雙軸跟蹤方式由于要不斷地跟蹤太陽高度角、方位角，導(dǎo)致兩個步進(jìn)電機不 斷工作，降低了使用壽命，增加了維護量；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的碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(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碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法，可有效地 提尚碟式發(fā)電結(jié)構(gòu)跟蹤精度。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，如圖1所示，基于極軸坐標(biāo)系的碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)包 括有頂部安裝的多面鏡子1、第一、第二、第三、第四光敏傳感器2、2'、2"、2"'、鏡子支架3、 斯特林發(fā)電機4、發(fā)電機支架5、傾斜絲桿軸7、傾斜平臺8、擺動支桿12、上部步進(jìn)電機13、 上部蝸輪蝸桿減速器14、下部步進(jìn)電機16、下部蝸輪蝸桿減速器17、固定軸承座18、移動支 座19、底部絲桿軸20、編碼器22、下部支座23、底座24 ;其結(jié)構(gòu)是下部支座23固定在底座24 上，下部支座23的上部通過右支撐銷軸11"與固定在傾斜平臺8下面的下部軸承座9相鉸 接，擺動支桿12上端通過上部支撐銷軸11與固定在傾斜平臺8下面的固定座10相鉸接， 擺動支桿12下端通過左支撐銷軸11'與移動支座19相鉸接，由下部步進(jìn)電機16和下部蝸 輪蝸桿減速器17帶動底部絲桿軸20轉(zhuǎn)動并帶動移動支座19移動，底部絲桿軸20的右端 與固定在底座24上的固定軸承座18相鉸接，在下部步進(jìn)電機16、下部蝸輪蝸桿減速器17 及固定軸承座18內(nèi)側(cè)分別安裝有第一、第二、第三限位開關(guān)21、21'、21"，由上部步進(jìn)電機 13和上部蝸輪蝸桿減速器14帶動的傾斜絲桿軸7通過上下軸承座6、6'安裝在傾斜平臺8 上面，傾斜絲桿軸7上端與鏡子支架3連接，傾斜絲桿軸7下端安裝有編碼器22,鏡子支架 3上部安裝有多面鏡子1，在多面鏡子1的組合體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"'，頂部安裝有斯特林發(fā)電機4的發(fā)電機支架5的底部與鏡子支 架3固定連接，多面鏡子1上的光線匯聚到斯特林發(fā)電機4上，傾斜平臺8的長度與擺動支 桿12的長度相等，左支撐銷軸11'與右支撐銷軸11"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：
[0005] 調(diào)節(jié)傾斜平臺8與地面夾角等于擺動支桿12與地面夾角為θ = φ，φ是當(dāng)?shù)鼐S 度。設(shè)擺動支桿12長度為A。以固定軸承座18為起點，移動支座19與固定軸承座18間的 平均距離為B，則A與B之間滿足式（1):
【主權(quán)項】
1. 一種基于極軸的碟式發(fā)電雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)的控制方法，基于極軸的碟式發(fā)電雙軸跟蹤 結(jié)構(gòu)包括有頂部安裝的多面鏡子（1)、第一、第二、第三、第四光敏傳感器（2、2'、2"、2" '）、 鏡子支架（3)、斯特林發(fā)電機（4)、發(fā)電機支架（5)、傾斜絲桿軸（7)、傾斜平臺（8)、擺動支 桿（12)、上部步進(jìn)電機（13)、上部蝸輪蝸桿減速器（14)、下部步進(jìn)電機（16)、下部蝸輪蝸 桿減速器（17)、固定軸承座（18)、移動支座（19)、底部絲桿軸（20)、編碼器（22)、下部支座 (23)、底座（24);其結(jié)構(gòu)是下部支座（23)固定在底座（24)上，下部支座（23)的上部通過右 支撐銷軸（11"）與固定在傾斜平臺（8)下面的下部軸承座（9)相鉸接，擺動支桿（12)上端 通過上部支撐銷軸（11)與固定在傾斜平臺（8)下面的固定座（10)相鉸接，擺動支桿（12) 下端通過左支撐銷軸（11'）與移動支座（19)相鉸接，由下部步進(jìn)電機（16)和下部蝸輪蝸 桿減速器（17)帶動底部絲桿軸（20)轉(zhuǎn)動并帶動移動支座（19)移動，底部絲桿軸（20)的 右端與固定在底座（24)上的固定軸承座（18)相鉸接，在下部步進(jìn)電機（16)、下部蝸輪蝸桿 減速器（17)及固定軸承座（18)內(nèi)側(cè)分別安裝有第一、第二、第三限位開關(guān)（21、21'、21")， 由上部步進(jìn)電機（13)和上部蝸輪蝸桿減速器（14)帶動的傾斜絲桿軸（7)通過上下軸承座 (6、6'）安裝在傾斜平臺（8)上面，傾斜絲桿軸（7)上端與鏡子支架（3)連接，傾斜絲桿軸 (7)下端安裝有編碼器（22)，鏡子支架（3)上部安裝有多面鏡子（1)，在多面鏡子（1)的組 合體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"'），頂部安裝有斯 特林發(fā)電機（4)的發(fā)電機支架（5)的底部與鏡子支架（3)固定連接，多面鏡子（1)上的光 線匯聚到斯特林發(fā)電機（4)上，傾斜平臺（8)的長度與擺動支桿（12)的長度相等，左支撐 銷軸（11'）與右支撐銷軸（11"）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（8)與地面夾角等于擺動支桿（12)與地面夾角為0 =巾，巾是當(dāng)?shù)鼐S 度。設(shè)擺動支桿（12)長度為A，以固定軸承座（18)為起點，底部支座（19)與固定軸承座 (18)間的平均距離為B，則A與B之間滿足式（1):
(1) /以口，方|謂丨木yvTH-年中的第n天，n為正整數(shù)，根據(jù)式（2)計算出太陽赤煒角S，則 擺動支桿（12)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（19)的移動距離AB可由式（4)、（5)得到，AB為正，則朝固定軸承座（18) 方向移動，AB為負(fù)，則朝固定軸承座（18)反方向移動，太陽方位角Ys可由式（6)得到：
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。"， (2) (6) 由于地球圍繞太陽的運行軌道是橢圓形軌道，因此真太陽時角Wz與太陽時角《間存 在誤差，真太陽時角可由式（7)、（8)、（9)得到，然后將式（6)中的太陽時角U用真太 陽時角代替：
(7) 其中由式（10)得到時鐘時間t，t= 12點時《= 0,L為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，Ls為當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn) 時間所在地的經(jīng)度，由于我國位