專利名稱：一種基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)以及低倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。傳統(tǒng)的化石能源一方面由于儲(chǔ)量日漸枯竭，另一方面其在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越引起人們的關(guān)注，因此開(kāi)發(fā)可再生能源已經(jīng)成為全球的共識(shí)。太陽(yáng)能是一種清潔可再生利用的能源，人們對(duì)太陽(yáng)能的利用歷史悠久，隨著科技的發(fā)展，當(dāng)前對(duì)太陽(yáng)能的利用已經(jīng)越發(fā)被人們重視并被廣泛研究，太陽(yáng)能利用的產(chǎn)業(yè)也越來(lái)越廣。太陽(yáng)能發(fā)電可以分為兩大類，一類是太陽(yáng)能熱發(fā)電，其原理是把光能變成熱能，再 通過(guò)熱機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，另一類是光伏發(fā)電，其原理是把光能直接轉(zhuǎn)變成電能。槽式太陽(yáng)能聚光器在兩種發(fā)電途徑中都有應(yīng)用，對(duì)于太陽(yáng)能熱發(fā)電，槽式太陽(yáng)能聚光器可以把光聚集到拋物線焦點(diǎn)處的真空吸熱管，通過(guò)吸熱管吸收光能為熱能。對(duì)于光伏發(fā)電，可以通過(guò)槽式聚光器把光聚集到拋物線焦點(diǎn)附近的光伏電池板上，以增加電池板接收的光強(qiáng)，進(jìn)而降低光伏電池板的用量，以達(dá)到降低成本的目的。無(wú)論是光熱發(fā)電用還是光伏發(fā)電用槽式聚光器，都要將聚光器的開(kāi)口始終面向太陽(yáng)，這就需要跟蹤系統(tǒng)，無(wú)論是光熱發(fā)電還是光伏發(fā)電用槽式聚光器對(duì)跟蹤精度的要求都非常高，因此跟蹤系統(tǒng)是槽式聚光器的核心關(guān)鍵部件之一。目前常見(jiàn)的跟蹤系統(tǒng)通常是采用液壓驅(qū)動(dòng)，而槽式聚光器通常安裝在野外，室外環(huán)境嚴(yán)酷，因此液壓系統(tǒng)在日常維護(hù)中會(huì)產(chǎn)生很大困難，同時(shí)在中國(guó)西北部，年度溫差極大，液壓油的熱脹冷縮也會(huì)使液壓系統(tǒng)難以保證高精度。另一種方案是采用減速機(jī)，但是由于抗風(fēng)設(shè)計(jì)的要求，使得減速機(jī)的輸出扭矩非常大，跟蹤太陽(yáng)又要求減速機(jī)具有很高的傳動(dòng)比，同時(shí)對(duì)減速機(jī)精度的要求也很高，這樣造成減速機(jī)的造價(jià)極為高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中減速機(jī)作為跟蹤系統(tǒng)的傳動(dòng)部件帶來(lái)的高昂成本問(wèn)題，也可以克服液壓系統(tǒng)帶來(lái)的維護(hù)困難和大溫差影響精度的問(wèn)題，從而提供一種基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，包括直流電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)推桿、連桿、太陽(yáng)傳感器、控制器、光電編碼器、上位工控機(jī)、支架、支架軸、槽式聚光器主軸、連接鍵和銷軸。上述技術(shù)方案中，所述電動(dòng)推桿由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述電動(dòng)推桿作直線運(yùn)動(dòng)。上述技術(shù)方案中，所述連桿是作為跟蹤系統(tǒng)與槽式聚光器主軸連接的部件。上述技術(shù)方案中，所述太陽(yáng)傳感器安裝于拋物線中心位置，且接收光線開(kāi)口指向焦點(diǎn)。
上述技術(shù)方案中，所述光電編碼器測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。上述技術(shù)方案中，所述控制器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。上述技術(shù)方案中，所述上位工控機(jī)給控制器發(fā)布指令。上述技術(shù)方案中，所述支架用來(lái)支撐電動(dòng)推桿和直流電動(dòng)機(jī)。上述技術(shù)方案中，所述支架軸用來(lái)支撐電動(dòng)推桿，并使得電動(dòng)推桿可以沿著一個(gè)方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。上述技術(shù)方案中，所述連接鍵連接連桿和聚光器主軸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、造價(jià)低廉并且有較好的控制精度。


圖I是本發(fā)明的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明的正視圖；圖3是本發(fā)明正視圖中的細(xì)節(jié)示意圖。圖面說(shuō)明I 直流電動(dòng)機(jī) 2電動(dòng)推桿 3 連桿 4 太陽(yáng)傳感器5 控制器6 光電編碼器 7 上位工控機(jī)8 支架9 支架軸10槽式聚光器主軸11 連接鍵
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明主要包括直流電動(dòng)機(jī)I、電動(dòng)推桿2、連桿3、太陽(yáng)傳感器4、控制器5、光電編碼器6、上位工控機(jī)7、支架8、支架軸9、槽式聚光器主軸10、連接鍵11和銷軸12。如圖1、2所示，用四根方形截面的長(zhǎng)鋼管、十二根方形截面的短鋼管焊接而成為一個(gè)支架11，短鋼管分為三層，支架軸9與中間一層的短鋼管焊接連接，支架軸9與電動(dòng)推桿2通過(guò)電動(dòng)推桿尾部的孔連接，通過(guò)調(diào)整二者的間隙，保證電動(dòng)推桿可以沿著一個(gè)方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)推桿2上面通過(guò)螺栓連接一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)I作為電動(dòng)推桿2的動(dòng)力源。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使得電動(dòng)推桿2的活塞做伸出和收縮的直線運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)推桿2的活塞頭部為一個(gè)鉸接孔，連桿3通過(guò)銷軸12與電動(dòng)推桿2的活塞連接，其中銷軸12同時(shí)穿過(guò)連桿3和電動(dòng)推桿2的活塞頭部鉸接孔。連桿3的另一端與槽式聚光器主軸10通過(guò)連接鍵11連接，這樣當(dāng)電動(dòng)推桿2的活塞做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，槽式聚光器主軸10則可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)傳感器4安裝位置為拋物線的中點(diǎn)，開(kāi)孔方向指向拋物線的焦點(diǎn)，當(dāng)聚光器開(kāi)口面向太陽(yáng)的時(shí)候，太陽(yáng)傳感器4則可以測(cè)量開(kāi)口面向太陽(yáng)的角度誤差。采用開(kāi)環(huán)控制方式時(shí)，上位工控機(jī)7為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，主要用來(lái)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間、經(jīng)緯度來(lái)計(jì)算當(dāng)?shù)啬硶r(shí)刻太陽(yáng)的位置，同時(shí)計(jì)算出直流電動(dòng)機(jī)I所需要的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，并發(fā)指令給控制器5，控制器5控制直流電動(dòng)機(jī)I轉(zhuǎn)角，并通過(guò)安裝于直流電動(dòng)機(jī)2尾部的光電編碼器6測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)角精度。當(dāng)槽式聚光器開(kāi)口面向太陽(yáng)后，通過(guò)太陽(yáng)傳感器4來(lái)測(cè)量槽式聚光器開(kāi)口面向太陽(yáng)的角度誤差，測(cè)量結(jié)果反饋給上位工控機(jī)7，上位工控機(jī)再通過(guò)比對(duì)實(shí)際角度和理論角度的差值，發(fā)指令給控制器5，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在太陽(yáng)光線狀況不好的時(shí)候，重新自動(dòng)轉(zhuǎn)換為開(kāi)環(huán)控制。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括直流電動(dòng)機(jī)(I)、電動(dòng)推桿(2)、連桿(3)、太陽(yáng)傳感器(4)、控制器(5)、光電編碼器￠)、上位工控機(jī)(7)、支架(8)、支架軸(9)、槽式聚光器主軸(10)、連接鍵(11)和銷軸(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)推桿(2)由直流電動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)，所述電動(dòng)推桿(2)作直線運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述連桿(3)是作為跟蹤系統(tǒng)與槽式聚光器主軸連接的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)傳感器(4)安裝于拋物線中心位置，且接收光線開(kāi)口指向焦點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述光電編碼器(5)測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)⑴的旋轉(zhuǎn)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(6)控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述上位工控機(jī)(7)給控制器發(fā)布指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述支架(8)是支撐電動(dòng)推桿⑵和直流電動(dòng)機(jī)⑴的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述支架軸(9)用來(lái)支撐電動(dòng)推桿(2)的，并使得電動(dòng)推桿可以沿著一個(gè)方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述連接鍵(11)連接連桿(3)和聚光器主軸(10)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于槽式聚光器的跟蹤系統(tǒng)，包括直流電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)推桿、連桿、太陽(yáng)傳感器、控制器、光電編碼器、上位工控機(jī)、支架、支架軸、槽式聚光器主軸、連接鍵和銷軸。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、造價(jià)低廉并且有較好的控制精度。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102799190SQ201110139278
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者姚志豪, 張熙霖, 張劍寒 申請(qǐng)人:姚志豪, 張熙霖, 張劍寒