专利名称：一种具有追光功能的反射式太阳能聚光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种具有追光功能的反射式太阳能聚光器。
背景技术：
随着煤、石油、天然气等非可再生能源的不断消耗，人类在使用能源的过程中更加注重能源效率问题，节能减排已成为各国政府面临的重要问题，中国也不例外。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中已明确提出要大力开展可再生能源低成本规模化开发利用和间歇式电源并网及输配技术。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是实现节能减排目标的重要挙措。目前，传统的太阳能装置主要采用固定式安装实现能量收集。由于太阳在不同季节，不同时间所处的位置不同，固定式安装的产品暴露了ー个最大的缺点不能实时的根据太阳位置变化调整太阳能装置的姿态。这ー缺点直接导致采用固定式安装的产品太阳能利用率低下。由于不能得到高效的采集、利用太阳能，导致这种装置的长远投资成本太大，性价比较低。现有大部分追光产品使用蜗轮蜗杆传动，机械损失很大，且有明显回差；产品的使用寿命短，成本较高，不利于大面积推广。对于聚光器而言，当前世界上正在使用和进ー步研发的太阳能聚光技术包括反射式和折射式两种。聚光方式又包括点聚焦和线聚焦两种。点聚焦聚焦倍率高，可以达到数千倍，但是聚焦面积比较小，适合于太阳高温热电系统。线聚焦聚焦倍率比较低，一般为数倍到十几倍，但聚焦面积比较大，对太阳指向跟踪精度要求比较低，适合于光伏太阳电池阵系统。针对光热利用，主要的技术难点在于如何高效率的集热。然而对于具有聚光器的太阳能系统而言，如若采取固定式的太阳能支架形式，当太阳位置发生变化时，聚光器势必会阻碍阳光对太阳能板的照射，从而降低了太阳能利用率。反射式聚光器变相増大了太阳能电池板的接收面积，又不引起折射式聚光器常有的二次损耗，同时具有结构紧凑，制作成本小，安装方便，工作可靠，易于维修，可以在较为恶劣的环境下运作，有一定的开发潜力，利于推广和发展的优点等一系列特点。
发明内容为了克服以上聚光器的缺点，本实用新型提供了ー种具有追光功能的反射式太阳能聚光器。本实用新型主要分为聚光部分、追光部分和辅助部分。聚光部分由反射式聚光板和太阳能电池板两部分組成。本装置为单自由度运行方式，反射式聚光板延伸至太阳能电池板后方，以保证不同时间、季节聚光板可以跟随太阳入射角的变化，从而保证对太阳能电池板提供同质的光照。追光部分由光学传感器组、电气控制装置、主轴、活动支撑底座、执行部件五部分组成。电气控制装置首先通过一系列已经设定好的算法控制执行部件内的步进电机转动，然后通过多个光学传感器组反馈的太阳方位信息辅助控制执行部件内的步进电机转动。执行部件通过输出转矩的方式控制主轴旋转，实现对阳光的自动追踪。辅助部分由浮动支架和立式固定支架两部分组成，用以固定电池板、聚光器和主轴。[0007]本实用新型为解决上述问题进行了如下设计本实用新型由立式固定支架，聚光器，太阳能电池板，光学传感器组，主轴，倾斜浮动支架，电气控制装置，活动支撑底座，执行部件九部分組成。其中，光学传感器组固定在主轴上下两端。聚光器、电气控制装置、太阳能电池板放置在倾斜浮动支架上，倾斜浮动支架与主轴相对位置固定，主轴上端与立式固定支架相接，下端与活动支撑底座相接。执行部件放置在活动支撑底座内。本实用新型工作吋电气控制装置内部的GPS组件获得追光算法參量，用电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将最终结果输给执行部件内的步进电机。若上述步骤完成之后，光学传感器组在其光敏方向上接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值偏差较大，光学传感器组会将这一信息输送至电气控制装置，有电气控制装置控制执行部件内的步进电机转动，直到光学传感器组接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值基本相同，从而达到自动追光的目的。本实用新型具有装置结构紧凑，制作成本小，电路简单，能耗小，工作可靠，可以在较为恶劣的环境下运作，有一定的开发潜力，利于推广和发展的优点。本品的创新之处有两点。ー是使用外置执行部件，使整套装置的机械部分得到简化，降低了生产和维修成本的同时维持高效率的运作；ニ是使用时钟跟踪和光电跟踪相结合的混合跟踪方式，是系统具有了良好的追光性能。与内置执行部件无聚光器的方式相比，本实用新型有效的提高太阳能的利用率，增大输出功率，提高了系统在较为恶劣的环境下工作的稳定性。
图I是系统总体结构示意图。图中I是立式固定支架，2是聚光器，3是太阳能电池板，4是光学传感器组，5是主轴，6是倾斜浮动支架，7是电气控制装置，8活动支撑底座，9是执行部件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进ー步解释如图I所示，本实用新型由立式固定支架1，聚光器2，太阳能电池板3，光学传感器组4，主轴5，倾斜浮动支架6，电气控制装置7，活动支撑底座8，执行部件9九部分组成。其中，光学传感器组4固定在主轴5上下两端。聚光器2、电气控制装置7、太阳能电池板3放置在倾斜浮动支架6上，倾斜浮动支架6与主轴5相对位置固定，主轴5上端与立式固定支架I相接，下端与活动支撑底座8相接。执行部件9放置在活动支撑底座8内。为了保证整套装置的完成预定工作，光学传感器组4固定在主轴5上下两端。聚光器2，电气控制装置7，太阳能电池板放置在倾斜浮动支架6上，倾斜浮动支架6与主轴5相对位置固定，主轴5上端与立式固定支架I相接，下端与活动支撑底座8相接。当系统运行吋，电气控制装置7内部的GPS组件获得追光算法參量，用电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将结果通过主轴5、活动支撑底座8输送给执行部件9内的步进电机，驱动主轴5将固定在其上的聚光器2、太阳能电池板3旋转至合适的位置。若上述步骤完成之后，光学传感器组4在其光敏方向上接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值偏差较大，光学传感器组4会将这一信息输送至电气控制装置7，由电气控制装置7控制执行部件9内的步进电机转动，直到光学传感器组4接收的太阳、光线和光强信号与设定的阈值基本相同， 从而达到自动追光的目的。
权利要求1.1. 一种具有追光功能的反射式太阳能聚光器，其特征是由立式固定支架(1)，聚光器(2)，太阳能电池板(3)，光学传感器组(4)，主轴(5)，倾斜浮动支架(6)，电气控制装置(7)，活动支撑底座(8)，执行部件(9)九部分组成；其中，光学传感器组(4)固定在主轴(5)上下两端；聚光器(2)、电气控制装置(7)、太阳能电池板(3)放置在倾斜浮动支架(6)上，倾斜浮动支架(6)与主轴(5)相对位置固定，主轴(5)上端与立式固定支架(I)相接，下端与活动支撑底座(8)相接，执行部件(9)放置在活动支撑底座(8)内。
2.根据权利要求I所述的一种具有追光功能的反射式太阳能聚光器，其特征是光学传感器组(4)固定在主轴(5)上下两端；聚光器(2)，电气控制装置(7)，太阳能电池板放置在倾斜浮动支架(6 )上，倾斜浮动支架(6 )与主轴(5 )相对位置固定，主轴(5 )上端与立式固定支架(I)相接，下端与活动支撑底座(8)相接；当系统运行时，电气控制装置(7)内部的GPS组件获得追光算法参量，用电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将结果通过主轴(5)、活动支撑底座(8)输送给执行部件(9)内的步进电机，驱动主轴(5)将固定在其上的聚光器(2)、太阳能电池板(3)旋转至合适的位置；若上述步骤完成之后，光学传感器组(4)在其光敏方向上接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值偏差较大，光学传感器组(4)会将这一信息输送至电气控制装置(7)，由电气控制装置(7)控制执行部件(9)内的步进电机转动，直到光学传感器组(4)接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值基本相同，从而达到自动追光的目的。
专利摘要本实用新型涉及一种具有追光功能的反射式太阳能聚光器，包括立式固定支架(1)，聚光器(2)，太阳能电池板(3)，光学传感器组(4)，主轴(5)，倾斜浮动支架(6)，电气控制装置(7)，活动支撑底座(8)，执行部件(9)九部分组成。当系统运行时，电气控制装置(7)内部的GPS组件获得追光算法参量，用电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，输出指令信号至执行部件(9)内的步进电机。若上述步骤完成之后，光学传感器组(4)接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值偏差较大时，其将此信息输送至电气控制装置(7)，由电气控制装置(7)控制执行部件(9)内的步进电机转动，直到接收的太阳光线和光强信号与设定的阈值基本相同，达到自动追光的目的。
文档编号G05D3/12GK202533810SQ20122016395
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者乔旋, 冯品, 吴钧剑, 张楠, 温银堂, 牟德君, 王洪斌, 白一纯, 程功, 贺晙华, 贺辉 申请人:燕山大学