專利名稱：定日跟蹤探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用領域，特別是光伏發(fā)電領域的定日跟蹤控制。
背景技術：
太陽能是取之不盡用之不竭的綠色可再生能源，是人類未來可以依靠的 主要能源。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是二十一世紀發(fā)展最快的新興產(chǎn)業(yè)之一，目前太 陽能光伏發(fā)電大量采用的是固定平板式結構， 一般是將電池方陣朝南(本文 述及的方向以北半球為例說明，南半球則朝北)傾斜一定角度固定放置。然
而太陽光線的方向一天之內(nèi)不僅自東向西要轉動180度，高度角也由小到大 再由大到小變換， 一年四季也在變換。太陽能電池產(chǎn)生的電量與入射到電池 的太陽光強度成正比，電池表面與太陽光線垂直時接收的光強最大。固定平 板式結構無法最大限度地接收太陽輻射光線，由于光線的偏斜造成的余弦效 應(余弦效應是指接收平面所接受的太陽輻射能量與平面法線跟太陽光線夾 角余弦成正比)，大大降低了發(fā)電系統(tǒng)的效率。使得昂貴的電池資源不能充分 發(fā)揮其效能，發(fā)電成本居高不下，難以與傳統(tǒng)能源相抗衡。發(fā)展平板跟蹤式 光伏發(fā)電技術和太陽能聚光發(fā)電技術是降低光伏發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電成本的有效 途徑。
給平板式發(fā)電系統(tǒng)安裝上跟蹤系統(tǒng)，可以多發(fā)電25-30%，使發(fā)電成本降 低30%以上。為了進一步降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，采用光學系統(tǒng)，將太陽 光聚焦后再投射到太陽能電池，使光照強度成倍增加，輸出電能也成倍增加， 這就是聚光光伏發(fā)電技術。太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)也必須配上定日跟蹤系統(tǒng)才 能進一步降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本。聚光技術加上定日跟蹤技術，可以最大 限度地發(fā)揮光伏電池的效能和最大限度地吸收太陽能，可以使發(fā)電系統(tǒng)成本 降低50°/ 以上，發(fā)電成本降低60-70%。因此給光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝定日跟蹤系 統(tǒng)是降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本和發(fā)電成本的有效途徑。定日跟蹤必須有跟蹤探頭，來判斷太陽的位置，為跟蹤系統(tǒng)提供太陽位置信號。目前的跟蹤探頭存 在結構過于復雜，成本過高，不太實用。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現(xiàn)有跟蹤探頭存 在的結構過于復雜，成本過高，不太實用的缺陷，提供一種新的定日跟蹤探
頭。為此，本實用新型采用以下技術方案
定曰跟蹤探頭，其特征是包括基座以及安裝在基座上端的光柱，在所 述的基座或/和光柱上安裝有光敏元件。
本實用新型利用光柱的投影設計而成，光柱有一定的高度，其高度決定 跟蹤檢測精度。本實用新型結構簡單、功能齊備、性價比高。


圖1為本實用新型的一種結構示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。 圖3為本實用新型的跟蹤精度計算示意圖。 圖4本實用新型的光敏元件的接線示意圖。
圖中101-支座，102-基座，103-光柱，104-投影頂面，RG1-陰天檢測 光敏元件，RG2-夜間檢測光敏元件，RG3、 RG4-水平方位檢測光敏元件，RG5、 RG6-迎光檢測光敏元件，RG7、 RG8-高度角檢測光敏元件。
具體實施方式
本實用新型定日跟蹤探頭的根本構思是包括基座102以及安裝在基座 102上端的光柱103，在基座102或/和光柱103上安裝有光敏元件。其利用 光柱的投影設計而成，光柱有一定的高度，其高度決定跟蹤檢測精度，其結 構簡單、功能齊備、性價比高。
作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下各段 附加的技術特征，以便在實施本實用新型的上述根本構思時根據(jù)需求選用
光敏元件包括兩個水平方位檢測光敏元件RG3、 RG4，它們分別位于東向、 西向。用于4全測太陽水平方位。光敏元件包括兩個高度角檢測光敏元件RG7、 RG8,它們分別位于南向、 北向。用于檢測太陽高度角。
基座102具有外露的投影頂面104，光敏元件位于基座102的投影頂面 104上，以便接受太陽光或者光柱的影子。投影頂面為斜面，則可以減小在 其上安裝光敏元件所占的寬度。
檢測光敏元件RG2。陰天檢測光敏元件RG1用于檢測陰天，夜間檢測光敏元 件RG2用于檢測夜間。
光敏元件包括分別安裝在光柱103頂部和光柱103上部背光側的迎光檢 測光每丈元件RG5、 RG6。用于4企測光伏方陣正面是否迎光。
光敏元件至少為兩個，它們的一端全部并接在一起，作為檢測信號的公 共端，它們的另一端分別接出。
光敏元件為光敏電阻或者光敏三極管。
基座102安裝在一個二維可調(diào)支座101上。以便進行調(diào)節(jié)。 以下通過一個較佳實施例對本實用新型做更具體的說明。 如圖1、 2所示的定日跟蹤探頭，是由二維可調(diào)安裝支座101,安裝在支 座101上的基座102，安裝在基座102上的光柱103及安裝在基座和光柱上 的8只光每文元件RG1 ~ RG8，其中水平方位^r測光壽丈元件RG3安裝在基座102 的斜面狀沖更影頂面104的西側，水平方位檢測光壽文元件RG4安裝在基座102 的斜面狀投影頂面104的東側，高度角檢測光敏元件RG7安裝在基座102的 斜面狀投影頂面104的北側，高度角檢測光敏元件RG8安裝在基座102的斜 面狀投影頂面104的南側，陰天檢測光敏元件RG1安裝在基座102的西側平 面，夜間檢測光敏元件RG2安裝在基座102的東側平面，迎光檢測光敏元件 RG5安裝在光柱103的頂端，迎光檢測光每丈元件RG6安裝在光柱103上部的 北側平面。
水平方位檢測和太陽高度檢測是利用光柱投影當光柱軸線與太陽光線 不重合時，光柱便會在背光方向的光敏元件上產(chǎn)生投影，使背光面的光敏元 件與迎光面的光敏元件的導電特性發(fā)生變化，經(jīng)電路比較放大后，來驅動水
5平方位跟蹤電機/和或高度角跟蹤電機，使光伏方陣向著迎光的方向旋轉，直 到兩相對的面都迎光為止；以光敏電阻作為光壽l元件為例(下文中也以此為 例，其它種類的光敏元件按照各自的特性可參照此例)，背光面的光敏元件阻 值就會增大，而大于迎光面的光敏元件的阻值，經(jīng)電路比較放大后，來驅動 水平方位跟蹤電機/和或高度角跟蹤電機，使光伏方陣向著迎光的方向旋轉， 直到兩相對的面都迎光為止。
水平方位檢測光敏元件RG3、 RG4用于檢測太陽水平方位。如太陽偏向光 柱103的西面，則水平方位檢測光敏元件RG3迎光，水平方位檢測光敏元件 RG4背光，水平方位檢測光敏元件RG4的阻值就會大于水平方位檢測光敏元 件RG3的阻值，這兩個信號經(jīng)電路比較放大后，驅動水平方位電機帶動光伏 方陣向西跟蹤，直至水平方位檢測光敏元件RG3與RG4都迎光阻值相等。反 則反則依然。
高度角檢測光敏元件RG 7 、 RG8用于檢測太陽高度角。如果太陽高度偏高， 則高度角檢測光敏元件RG7迎光，高度角檢測光敏元件RG8背光，高度角檢 測光敏元件RG8的阻值大于高度角檢測光敏元件RG7的阻值，這兩個信號經(jīng) 電路比較放大后，驅動高度角電機帶動光伏方陣向上跟蹤，直至高度角檢測 光敏元件RG7與高度角檢測光敏元件RG8都迎光阻值相等。反則依然。
陰天檢測光敏元件RG1用來檢測陰天，當天陰無太陽時，RG1阻值增大， 這個信號經(jīng)電路放大后來關閉跟蹤電路。
夜間檢測光敏元件RG2用于檢測夜間，當天黑后，夜間檢測光敏元件RG2 阻值增大，經(jīng)電路放大后接通水平方位驅動電機使光伏方陣正面返回正東方 向，以便第二天快速進入工作狀態(tài)。
迎光檢測光敏元件RG5、 RG6用于檢測光伏方陣正面迎光或背光。當光伏 方陣正面迎光時，迎光檢測光敏元件RG5的阻值小于迎光檢測光敏元件RG6 的阻值，這兩個信號經(jīng)電路比較放大后，來控制高度角跟蹤電路，使高度角 與水平方位跟蹤同時跟蹤調(diào)整；如果光伏方陣正面背光，這個信號將暫停高 度角跟蹤，等水平方位跟蹤調(diào)整到位之后，再啟動高度角跟蹤。
跟蹤精度主要由光柱的高度H決定。跟蹤最小分辨角ci)=arctg(D/H),D是光敏元件可分辨的最小光照寬度，見圖3,光敏元件的直徑約為5mm,為了 減小水平方位檢測光敏元件RG3和RG4、高度角檢測光敏元件RG7和RG8所 占寬度，釆用斜面安裝。
8只光敏元件一端全部接在一起，作為公共0線，另一端分別獨立接出， 共有9根輸出接線(見圖4),從基座底部中間的孔引出(見圖l)。
上述結構的定日跟蹤探頭，是以與光伏方陣固定在一起而可以隨光伏方 陣一起變換方位為例說明的。
上述結構是一種雙軸定日跟蹤探頭，主要用于點聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的定 日跟蹤檢測。
該探頭既可以做成如上面講的這種雙軸定日跟蹤結構(水平方位和高度 角)，也可以做成單軸定日跟蹤探頭
第一是太陽水平方位單軸跟蹤探頭，此時只需要安裝水平方位檢測光敏 元件RG3、 RG4、陰天檢測光敏元件RG1和夜間檢測光敏元件RG2，其余的光 敏元件就不需要了。這種探頭可用于平板跟蹤式發(fā)電系統(tǒng)、槽形或拋物面形 線聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤檢測。
第二是太陽高度角單軸跟蹤探頭，此時只需要裝高度角檢測光敏元件 RG7、 RG8和陰天檢測光敏元件RG1?？捎糜诟黝悞佄锩嫘魏筒坌畏瓷涫骄€聚 光光伏發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測。
安裝探頭時，光柱軸線應垂直于光伏電池平面，從太陽光入射的方向看， 按照上北下南左西右東將二維可調(diào)支座左側的固定座固定在光伏方陣的最頂 端，并調(diào)整支座，使光柱的軸線與光伏平面完全垂直。探頭的輸出線接至跟 蹤控制器。 '
權利要求1、定日跟蹤探頭，其特征是包括基座(102)以及安裝在基座(102)上端的光柱(103)，在所述的基座(102)或/和光柱(103)上安裝有光敏元件。
2、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件包括兩個水平方位檢測光敏元件(RG3、 RG4)，它們分別位于東向、西向。
3、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件包括兩個高度角檢測光敏元件(RG7、 RG8)，它們分別位于南向、北向。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的基座(102 )具有外露的投影頂面(104 )，所述的光敏元件位于所述基座(102 )的投影頂面上。
5、 根據(jù)權利要求4所迷的定日跟蹤探頭，其特征是所述的投影頂面為斜面。
6、 根據(jù)權利要求l所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件包括安裝在所述基座(102 )側面上的陰天檢測光敏元件(RG1 )或/和夜間檢測光敏元件(RG2 )。
7、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件包括分別安裝在所述光柱(103)頂部和所述光柱(103)上部背光側的迎光檢測光每文元件(RG5、 RG6 )。
8、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件至少為兩個，它們的一端全部并接在一起，作為檢測信號的公共端，它們的另一端分別接出。
9、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的光敏元件為光敏電阻或者光敏三極管。
10、 根據(jù)權利要求1所述的定日跟蹤探頭，其特征是所述的基座(102)安裝在一個二維可調(diào)支座(101)上。
專利摘要定日跟蹤探頭，屬于太陽能利用領域，現(xiàn)有跟蹤探頭結構過于復雜、成本過高、不太實用，本實用新型的根本構思是包括基座以及安裝在基座上端的光柱，在所述的基座或/和光柱上安裝有光敏元件。水平方位檢測和太陽高度檢測是利用光柱投影當光柱軸線與太陽光線不重合時，光柱便會在背光方向的光敏元件上產(chǎn)生投影，使背光面的光敏元件與迎光面的光敏元件的導電特性發(fā)生變化，經(jīng)電路比較放大后，來驅動水平方位跟蹤電機/和或高度角跟蹤電機，使光伏方陣向著迎光的方向旋轉，直到兩相對的面都迎光為止。本實用新型結構簡單、功能齊備、性價比高。
文檔編號G05D3/12GK201408367SQ20092011583
公開日2010年2月17日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者孫建儒 申請人:浙江海辰空間新能源有限公司