專利名稱：一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能源利用技術(shù)，尤其涉及一種能夠提高太陽(yáng)能光伏模塊對(duì)太陽(yáng)能利用率的、高穩(wěn)定性的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源，發(fā)展前景非常廣泛，太陽(yáng)能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。然而太陽(yáng)能利用也存在著缺陷，如能量密度低，不易收集，不穩(wěn)定，隨著氣候和晝夜變化而變化等，這對(duì)實(shí)際的太陽(yáng)能利用提出了更高、更多的要求。
目前常用于太陽(yáng)跟蹤方面的光斑方位傳感器有四象限探測(cè)器、PSD、圖像傳感器等，這些光斑方位傳感器在實(shí)際使用時(shí)，都需要將遮光筒小孔的中心和光斑方位傳感器的中心高精度的對(duì)準(zhǔn)；如果對(duì)的不準(zhǔn)需進(jìn)行十分麻煩的數(shù)值修正，并且在光強(qiáng)改變的時(shí)候較難獲得準(zhǔn)確且穩(wěn)定的校準(zhǔn)數(shù)值；另外，在溫度改變的時(shí)候光斑方位傳感器的準(zhǔn)確性會(huì)有所降低，尤其是在溫度較高和溫度較低的時(shí)候，光斑方位傳感器會(huì)存在較大的溫漂影響；同時(shí)，當(dāng)遮光筒小孔上存在冰霜雨時(shí)，由于冰霜雨覆蓋的不均勻性會(huì)導(dǎo)致入射光不能很準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)光斑方位傳感器。中國(guó)專利200920050085. 9給出了一種追日傳感器，由4塊相同的光信號(hào)接收器分別布置在四個(gè)方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是精度難以提高，并且難以消除安裝上的誤差；中國(guó)專利200810123085. 7給出了一種基于PSD的全自動(dòng)高精度跟蹤裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、跟蹤精度高，但跟蹤裝置不考慮環(huán)境溫度和光強(qiáng)的變化帶來(lái)的影響；申請(qǐng)?zhí)枮?00710094062. 3的專利申請(qǐng)給出一種利用四個(gè)光感組件及斜套筒構(gòu)成的傳感器，該裝置對(duì)光強(qiáng)的變化影響較低，但由于精度依靠的是四個(gè)光感組件的兩兩平衡，精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)能跟蹤裝置，利用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)遮光筒內(nèi)部溫度變化，當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，通過半導(dǎo)體加熱制冷片實(shí)時(shí)調(diào)整遮光筒內(nèi)部溫度，以滿足不同溫度、不同光強(qiáng)下高精度的跟蹤太陽(yáng)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，包括透鏡、遮光筒、設(shè)置有針孔的遮光筒上底、光斑方位傳感器和信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路包括太陽(yáng)跟蹤控制模塊；所述遮光筒上底與遮光筒的上端面相固定，透鏡緊貼遮光筒的上表面，完全覆蓋住針孔，光斑方位傳感器固定在遮光筒內(nèi)下部、位于針孔的正下方，光斑方位傳感器的輸出端接入太陽(yáng)跟蹤控制模塊；該裝置還包括設(shè)置有通孔的半導(dǎo)體加熱制冷片和溫度傳感器，所述信號(hào)處理電路還包括加熱制冷控制模塊；所述半導(dǎo)體加熱制冷片緊貼在遮光筒上底的下表面、通孔位于針孔的正下方，且通孔的直徑大于等于或略大于針孔的直徑；所述溫度傳感器對(duì)遮光筒內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)，溫度傳感器的輸出端接入加熱制冷控制模塊的輸入端，加熱制冷控制模塊的輸出端接半導(dǎo)體加熱制冷片；當(dāng)遮光筒內(nèi)部的溫度值超過設(shè)定閾值范圍時(shí)，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片進(jìn)行加熱或制冷直至遮光筒內(nèi)部的溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)中，增加了半導(dǎo)體加熱制冷片及其相關(guān)結(jié)構(gòu)，可以對(duì)太陽(yáng)跟蹤裝置的工作環(huán)境進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，具體來(lái)說若遮光筒內(nèi)部溫度過高，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片進(jìn)行制冷，直至遮光筒內(nèi)部溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)；若遮光筒內(nèi)部溫度過低，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片進(jìn)行加熱，直至遮光筒內(nèi)部溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)?？梢栽O(shè)定整個(gè)跟蹤裝置在遮光筒內(nèi)部溫度合適后再進(jìn)行工作，比如出現(xiàn)雨冰霜時(shí)，透鏡表面存在冰凍，不適合進(jìn)行跟蹤工作，可以控制半導(dǎo)體加熱制冷片加熱一段時(shí)間后，冰凍融化并流出透鏡表面后，再啟動(dòng)跟蹤工作。優(yōu)選的，所述遮光筒上底與遮光筒的上端面通過螺紋結(jié)構(gòu)相固定，所述螺母結(jié)構(gòu)包括螺栓、設(shè)置在遮光筒側(cè)壁上端面上的螺紋孔、設(shè)置在遮光筒上底的透孔，所述螺栓與螺 紋孔相適配，透孔的內(nèi)徑大于螺紋孔的內(nèi)徑。這種結(jié)構(gòu)使得遮光筒上底和遮光筒之間的相對(duì)位置可以進(jìn)行微調(diào)，通過這種微調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)光斑方位傳感器的中心和針孔的中心高精度的對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選的，所述透鏡為圓形臺(tái)結(jié)構(gòu)，透鏡的邊側(cè)部通過蓋頭罩固定在遮光筒上底上，且透鏡裸露的上表面的高度高于蓋頭罩的高度；以避免雨水的堆積，影響整個(gè)裝置的正常工作。所述透鏡和蓋頭罩的總成結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為由透鏡中心高度向外側(cè)逐漸降低的曲面結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計(jì)為由透鏡中心高度向外側(cè)逐漸降低為平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)方式可以具體選擇，但要保證雨水不能夠堆積在透鏡的上表面上。優(yōu)選的，所述光斑方位傳感器為四象限探測(cè)器、PSD或圖像傳感器；具體的光斑方位傳感器可以通過上壓或者下托的方式安裝固定，比如通過緊固螺圈固定等。優(yōu)選的，所述遮光筒的內(nèi)表面設(shè)置有吸光層，比如黑色吸光材料，像是粗糙的黑布等，以防止光反射影響光斑方位傳感器的準(zhǔn)確性。優(yōu)選的，所述溫度傳感器固定在遮光筒的內(nèi)壁上。有益效果本發(fā)明提供的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，利用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)遮光筒內(nèi)部的溫度變化，當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，通過半導(dǎo)體加熱制冷片實(shí)時(shí)調(diào)整遮光筒內(nèi)部溫度，以滿足不同溫度、不同光強(qiáng)下高精度的跟蹤太陽(yáng)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為半導(dǎo)體加熱制冷片的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖I所示為一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，包括圓形臺(tái)結(jié)構(gòu)的透鏡I、遮光筒6、設(shè)置有針孔2的遮光筒上底5、光斑方位傳感器10、半導(dǎo)體加熱制冷片7、溫度傳感器8和信號(hào)處理電路11，所述信號(hào)處理電路11包括太陽(yáng)跟蹤控制模塊和加熱制冷控制模塊。所述信號(hào)處理電路11設(shè)置在控制箱內(nèi)，控制箱的的信號(hào)輸出結(jié)構(gòu)12用于與外部設(shè)備進(jìn)行連接，整個(gè)裝置安裝在底座13上。所述遮光筒上底5與遮光筒6的上端面通過螺紋結(jié)構(gòu)相固定；透鏡I通過蓋頭罩3固定在遮光筒上底5上表面，完全覆蓋住針孔2，且透鏡I裸露的上表面的高度高于蓋頭罩3的高度；光斑方位傳感器10通過緊固螺圈9固定在遮光筒6內(nèi)下部、位于針孔2的正下方，光斑方位傳感器10的輸出端接入太陽(yáng)跟蹤控制模塊；所述半導(dǎo)體加熱制冷片7緊貼在遮光筒上底5的下表面、通孔位于針孔2的正下方，且通孔的直徑大于等于針孔2的直徑；所述溫度傳感器8固定在遮光筒6的內(nèi)壁上，對(duì)遮光筒6內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)，溫度傳感器8的輸出端接入加熱制冷控制模塊的輸入端，加熱制冷控制模塊的輸出端接半導(dǎo)體加熱制冷片7。當(dāng)遮光筒6內(nèi)部的溫度值超過設(shè)定閾值范圍時(shí)，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片7進(jìn)行加熱或制冷直至遮光筒6內(nèi)部的溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)。
所述螺母結(jié)構(gòu)包括螺栓、設(shè)置在遮光筒6側(cè)壁上端面上的螺紋孔4、設(shè)置在遮光筒上底5的透孔，所述螺栓與螺紋孔相適配，透孔的內(nèi)徑大于螺紋孔的內(nèi)徑；所述光斑方位傳感器10為四象限探測(cè)器、PSD或圖像傳感器，并通過上壓或者下托的方式安裝固定；在遮光筒6的內(nèi)表面設(shè)置有粗糙黑布構(gòu)成的吸光層。如圖2所示為半導(dǎo)體加熱制冷片7工作原理示意圖，當(dāng)該高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置啟動(dòng)時(shí)，控制箱實(shí)時(shí)采集溫度傳感器8的信號(hào)，當(dāng)溫度超過閾值時(shí)，控制箱給半導(dǎo)體加熱制冷片7輸出信號(hào)，14為正極，15為負(fù)極，使得半導(dǎo)體加熱制冷片7的上端為熱端，下端為冷端；當(dāng)溫度低于閾值時(shí)，控制箱給半導(dǎo)體加熱制冷片7輸出信號(hào)，14為負(fù)極,15為正極，使得半導(dǎo)體加熱制冷片7的上端為冷端，下端為熱端，使得整個(gè)跟蹤裝置保持在一個(gè)溫度范圍工作，16為限流電阻。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，包括透鏡(I)、遮光筒(6)、設(shè)置有針孔(2)的遮光筒上底(5)、光斑方位傳感器(10)和信號(hào)處理電路(11)，所述信號(hào)處理電路(11)包括太陽(yáng)跟蹤控制模塊；所述遮光筒上底(5)與遮光筒(6)的上端面相固定，透鏡(I)緊貼遮光筒上底(5)的上表面，完全覆蓋住針孔(2)，光斑方位傳感器(10)固定在遮光筒(6)內(nèi)下部、位于針孔(2)的正下方，光斑方位傳感器(10)的輸出端接入太陽(yáng)跟蹤控制模塊；其特征在于該裝置還包括設(shè)置有通孔的半導(dǎo)體加熱制冷片(7)和溫度傳感器(8)，所述信號(hào)處理電路(11)還包括加熱制冷控制模塊；所述半導(dǎo)體加熱制冷片(7)緊貼在遮光筒上底(5)的下表面、通孔位于針孔(2)的正下方，且通孔的直徑大于等于針孔(2)的直徑；所述溫度傳感器(8 )對(duì)遮光筒(6 )內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)，溫度傳感器(8 )的輸出端接入加熱制冷控制模塊的輸入端，加熱制冷控制模塊的輸出端接半導(dǎo)體加熱制冷片(7);當(dāng)遮光筒(6)內(nèi)部的溫度值超過設(shè)定閾值范圍時(shí)，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片(7)進(jìn)行加熱或制冷直至遮光筒(6)內(nèi)部的溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述遮光筒上底(5)與遮光筒(6)的上端面通過螺紋結(jié)構(gòu)相固定，所述螺母結(jié)構(gòu)包括螺栓、設(shè)置在遮光筒(6)側(cè)壁上端面上的螺紋孔、設(shè)置在遮光筒上底(5)的透孔，所述螺栓與螺紋孔相適配，透孔的內(nèi)徑大于螺紋孔的內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述透鏡(I)為圓形臺(tái)結(jié)構(gòu)，透鏡(I)的邊側(cè)部通過蓋頭罩(3 )固定在遮光筒上底(5 )上，且透鏡(I)裸露的上表面的高度高于蓋頭罩(3)的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述光斑方位傳感器(10)為四象限探測(cè)器、PSD或圖像傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述光斑方位傳感器(10)通過上壓或者下托的方式安裝固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述遮光筒(6)的內(nèi)表面設(shè)置有吸光層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述吸光層為粗糙的黑布。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，其特征在于所述溫度傳感器(8)固定在遮光筒(6)的內(nèi)壁上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，包括半導(dǎo)體加熱制冷片、溫度傳感器和加熱制冷控制模塊，半導(dǎo)體加熱制冷片貼在遮光筒上底的下表面；溫度傳感器對(duì)遮光筒內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)，溫度傳感器的輸出端接加熱制冷控制模塊的輸入端，加熱制冷控制模塊的輸出端接半導(dǎo)體加熱制冷片；當(dāng)遮光筒內(nèi)部的溫度值超過設(shè)定閾值時(shí)，加熱制冷控制模塊控制半導(dǎo)體加熱制冷片進(jìn)行加熱或制冷直至遮光筒內(nèi)部的溫度值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)。本發(fā)明提供的高適應(yīng)性的高精度的太陽(yáng)跟蹤裝置，利用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)遮光筒內(nèi)部的溫度變化，當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，通過半導(dǎo)體加熱制冷片實(shí)時(shí)調(diào)整遮光筒內(nèi)部溫度，以滿足不同溫度、不同光強(qiáng)下高精度的跟蹤太陽(yáng)。
文檔編號(hào)G05D27/02GK102707750SQ201210178759
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者徐培智, 徐貴力, 王小洪, 程月華, 鐘志偉 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)