專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油、天然氣等非可再生能源的不斷消耗，人類(lèi)在使用能源的過(guò)程中更加注重能源效率問(wèn)題，節(jié)能減排已成為各國(guó)政府面臨的重要問(wèn)題，中國(guó)也不例外。在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中已明確提出要大力開(kāi)展可再生能源低成本規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用和間歇式電源并網(wǎng)及輸配技術(shù)。采用分布式發(fā)電技術(shù)，充分利用清潔、可再生能源，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要挙措。目前，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能裝置主要采用固定式安裝實(shí)現(xiàn)能量收集。由于太陽(yáng)在不同季節(jié)，不同時(shí)間所處的位置不同，固定式安裝的產(chǎn)品暴露了ー個(gè)最大的缺點(diǎn)不能實(shí)時(shí)的根據(jù)太陽(yáng)位置變化調(diào)整太陽(yáng)能裝置的姿態(tài)。這ー缺點(diǎn)直接導(dǎo)致采用固定式安裝的產(chǎn)品太陽(yáng)能利用率低下。由于不能得到高效的采集、利用太陽(yáng)能，導(dǎo)致這種裝置的長(zhǎng)遠(yuǎn)投資成本太大，性?xún)r(jià)比較低。現(xiàn)有大部分追光產(chǎn)品使用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，機(jī)械損失很大，且有明顯回差；產(chǎn)品的使用壽命短，成本較高，不利于大面積推廣。對(duì)于聚光器而言，當(dāng)前世界上正在使用和進(jìn)ー步研發(fā)的太陽(yáng)能聚光技術(shù)包括反射式和折射式兩種。聚光方式又包括點(diǎn)聚焦和線(xiàn)聚焦兩種。點(diǎn)聚焦聚焦倍率高，可以達(dá)到數(shù)千倍，但是聚焦面積比較小，適合于太陽(yáng)高溫?zé)犭娤到y(tǒng)。線(xiàn)聚焦聚焦倍率比較低，一般為數(shù)倍到十幾倍，但聚焦面積比較大，對(duì)太陽(yáng)指向跟蹤精度要求比較低，適合于光伏太陽(yáng)電池陣系統(tǒng)。針對(duì)光熱利用，主要的技術(shù)難點(diǎn)在于如何高效率的集熱。然而對(duì)于具有聚光器的太陽(yáng)能系統(tǒng)而言，如若采取固定式的太陽(yáng)能支架形式，當(dāng)太陽(yáng)位置發(fā)生變化時(shí)，聚光器勢(shì)必會(huì)阻礙陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)能板的照射，從而降低了太陽(yáng)能利用率。反射式聚光器變相増大了太陽(yáng)能電池板的接收面積，又不引起折射式聚光器常有的二次損耗，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本小，安裝方便，工作可靠，易于維修，可以在較為惡劣的環(huán)境下運(yùn)作，有一定的開(kāi)發(fā)潛力，利于推廣和發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)等一系列特點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上聚光器的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了ー種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器。本實(shí)用新型主要分為聚光部分、追光部分和輔助部分。聚光部分由反射式聚光板和太陽(yáng)能電池板兩部分組成。本裝置為單自由度運(yùn)行方式，反射式聚光板延伸至太陽(yáng)能電池板后方，以保證不同時(shí)間、季節(jié)聚光板可以跟隨太陽(yáng)入射角的變化，從而保證對(duì)太陽(yáng)能電池板提供同質(zhì)的光照。追光部分由光學(xué)傳感器組、電氣控制裝置、主軸、活動(dòng)支撐底座、執(zhí)行部件五部分組成。電氣控制裝置首先通過(guò)一系列已經(jīng)設(shè)定好的算法控制執(zhí)行部件內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過(guò)多個(gè)光學(xué)傳感器組反饋的太陽(yáng)方位信息輔助控制執(zhí)行部件內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行部件通過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩的方式控制主軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)光的自動(dòng)追蹤。輔助部分由浮動(dòng)支架和立式固定支架兩部分組成，用以固定電池板、聚光器和主軸。[0007]本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)本實(shí)用新型由立式固定支架，聚光器，太陽(yáng)能電池板，光學(xué)傳感器組，主軸，傾斜浮動(dòng)支架，電氣控制裝置，活動(dòng)支撐底座，執(zhí)行部件九部分組成。其中，光學(xué)傳感器組固定在主軸上下兩端。聚光器、電氣控制裝置、太陽(yáng)能電池板放置在傾斜浮動(dòng)支架上，傾斜浮動(dòng)支架與主軸相對(duì)位置固定，主軸上端與立式固定支架相接，下端與活動(dòng)支撐底座相接。執(zhí)行部件放置在活動(dòng)支撐底座內(nèi)。本實(shí)用新型工作吋電氣控制裝置內(nèi)部的GPS組件獲得追光算法參量，用電子羅盤(pán)獲得太陽(yáng)方位角，通過(guò)單片機(jī)中儲(chǔ)存的地球公轉(zhuǎn)軌道公式程序完成數(shù)據(jù)處理，將最終結(jié)果輸給執(zhí)行部件內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)。若上述步驟完成之后，光學(xué)傳感器組在其光敏方向上接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值偏差較大，光學(xué)傳感器組會(huì)將這一信息輸送至電氣控制裝置，有電氣控制裝置控制執(zhí)行部件內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到光學(xué)傳感器組接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值基本相同，從而達(dá)到自動(dòng)追光的目的。本實(shí)用新型具有裝置結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本小，電路簡(jiǎn)單，能耗小，工作可靠，可以在較為惡劣的環(huán)境下運(yùn)作，有一定的開(kāi)發(fā)潛力，利于推廣和發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)。本品的創(chuàng)新之處有兩點(diǎn)。ー是使用外置執(zhí)行部件，使整套裝置的機(jī)械部分得到簡(jiǎn)化，降低了生產(chǎn)和維修成本的同時(shí)維持高效率的運(yùn)作；ニ是使用時(shí)鐘跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合的混合跟蹤方式，是系統(tǒng)具有了良好的追光性能。與內(nèi)置執(zhí)行部件無(wú)聚光器的方式相比，本實(shí)用新型有效的提高太陽(yáng)能的利用率，增大輸出功率，提高了系統(tǒng)在較為惡劣的環(huán)境下工作的穩(wěn)定性。

圖I是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I是立式固定支架，2是聚光器，3是太陽(yáng)能電池板，4是光學(xué)傳感器組，5是主軸，6是傾斜浮動(dòng)支架，7是電氣控制裝置，8活動(dòng)支撐底座，9是執(zhí)行部件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)ー步解釋如圖I所示，本實(shí)用新型由立式固定支架1，聚光器2，太陽(yáng)能電池板3，光學(xué)傳感器組4，主軸5，傾斜浮動(dòng)支架6，電氣控制裝置7，活動(dòng)支撐底座8，執(zhí)行部件9九部分組成。其中，光學(xué)傳感器組4固定在主軸5上下兩端。聚光器2、電氣控制裝置7、太陽(yáng)能電池板3放置在傾斜浮動(dòng)支架6上，傾斜浮動(dòng)支架6與主軸5相對(duì)位置固定，主軸5上端與立式固定支架I相接，下端與活動(dòng)支撐底座8相接。執(zhí)行部件9放置在活動(dòng)支撐底座8內(nèi)。為了保證整套裝置的完成預(yù)定工作，光學(xué)傳感器組4固定在主軸5上下兩端。聚光器2，電氣控制裝置7，太陽(yáng)能電池板放置在傾斜浮動(dòng)支架6上，傾斜浮動(dòng)支架6與主軸5相對(duì)位置固定，主軸5上端與立式固定支架I相接，下端與活動(dòng)支撐底座8相接。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行吋，電氣控制裝置7內(nèi)部的GPS組件獲得追光算法參量，用電子羅盤(pán)獲得太陽(yáng)方位角，通過(guò)單片機(jī)中儲(chǔ)存的地球公轉(zhuǎn)軌道公式程序完成數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果通過(guò)主軸5、活動(dòng)支撐底座8輸送給執(zhí)行部件9內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)主軸5將固定在其上的聚光器2、太陽(yáng)能電池板3旋轉(zhuǎn)至合適的位置。若上述步驟完成之后，光學(xué)傳感器組4在其光敏方向上接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值偏差較大，光學(xué)傳感器組4會(huì)將這一信息輸送至電氣控制裝置7，由電氣控制裝置7控制執(zhí)行部件9內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到光學(xué)傳感器組4接收的太陽(yáng)、光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值基本相同， 從而達(dá)到自動(dòng)追光的目的。
權(quán)利要求1.1. 一種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器，其特征是由立式固定支架(1)，聚光器(2)，太陽(yáng)能電池板(3)，光學(xué)傳感器組(4)，主軸(5)，傾斜浮動(dòng)支架(6)，電氣控制裝置(7)，活動(dòng)支撐底座(8)，執(zhí)行部件(9)九部分組成；其中，光學(xué)傳感器組(4)固定在主軸(5)上下兩端；聚光器(2)、電氣控制裝置(7)、太陽(yáng)能電池板(3)放置在傾斜浮動(dòng)支架(6)上，傾斜浮動(dòng)支架(6)與主軸(5)相對(duì)位置固定，主軸(5)上端與立式固定支架(I)相接，下端與活動(dòng)支撐底座(8)相接，執(zhí)行部件(9)放置在活動(dòng)支撐底座(8)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器，其特征是光學(xué)傳感器組(4)固定在主軸(5)上下兩端；聚光器(2)，電氣控制裝置(7)，太陽(yáng)能電池板放置在傾斜浮動(dòng)支架(6 )上，傾斜浮動(dòng)支架(6 )與主軸(5 )相對(duì)位置固定，主軸(5 )上端與立式固定支架(I)相接，下端與活動(dòng)支撐底座(8)相接；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電氣控制裝置(7)內(nèi)部的GPS組件獲得追光算法參量，用電子羅盤(pán)獲得太陽(yáng)方位角，通過(guò)單片機(jī)中儲(chǔ)存的地球公轉(zhuǎn)軌道公式程序完成數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果通過(guò)主軸(5)、活動(dòng)支撐底座(8)輸送給執(zhí)行部件(9)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)主軸(5)將固定在其上的聚光器(2)、太陽(yáng)能電池板(3)旋轉(zhuǎn)至合適的位置；若上述步驟完成之后，光學(xué)傳感器組(4)在其光敏方向上接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值偏差較大，光學(xué)傳感器組(4)會(huì)將這一信息輸送至電氣控制裝置(7)，由電氣控制裝置(7)控制執(zhí)行部件(9)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到光學(xué)傳感器組(4)接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值基本相同，從而達(dá)到自動(dòng)追光的目的。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有追光功能的反射式太陽(yáng)能聚光器，包括立式固定支架(1)，聚光器(2)，太陽(yáng)能電池板(3)，光學(xué)傳感器組(4)，主軸(5)，傾斜浮動(dòng)支架(6)，電氣控制裝置(7)，活動(dòng)支撐底座(8)，執(zhí)行部件(9)九部分組成。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電氣控制裝置(7)內(nèi)部的GPS組件獲得追光算法參量，用電子羅盤(pán)獲得太陽(yáng)方位角，通過(guò)單片機(jī)中儲(chǔ)存的地球公轉(zhuǎn)軌道公式程序完成數(shù)據(jù)處理，輸出指令信號(hào)至執(zhí)行部件(9)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)。若上述步驟完成之后，光學(xué)傳感器組(4)接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值偏差較大時(shí)，其將此信息輸送至電氣控制裝置(7)，由電氣控制裝置(7)控制執(zhí)行部件(9)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到接收的太陽(yáng)光線(xiàn)和光強(qiáng)信號(hào)與設(shè)定的閾值基本相同，達(dá)到自動(dòng)追光的目的。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202533810SQ20122016395
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者喬旋, 馮品, 吳鈞劍, 張楠, 溫銀堂, 牟德君, 王洪斌, 白一純, 程功, 賀晙華, 賀輝 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)