專利名稱：太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能發(fā)電裝置，尤其涉及一種太陽能發(fā)電裝置的追日 跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有太陽能發(fā)電裝置中應(yīng)用的太陽跟蹤裝置，根據(jù)跟蹤方式劃分主要有 兩種 一種是光電跟蹤裝置，另一種是時鐘跟蹤裝置。其中，光電跟蹤太陽 的裝置是采用光電傳感器直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動聚光鏡向著太陽的方 位進(jìn)行移動，以獲得更多的太陽能量；這種裝置在沒有云層的天氣條件下，
由于太陽輻照度較強(qiáng)，跟蹤效果比較好， 一旦遇到多云天氣，就會造成跟蹤失
敗或停止跟蹤，因此這種控制方式受天氣條件的影響較大；另外，這種采用 這種跟蹤方式的裝置，大多都使用光敏電阻、硅光電池等光敏型傳感器件， 這些器件多數(shù)只能在較小的光照范圍內(nèi)工作，而且線性度較差，反應(yīng)遲鈍， 很難響應(yīng)光線的變化，因此采集的數(shù)據(jù)波動很大，這類傳感器運(yùn)行往往受光 線影響往復(fù)運(yùn)行或振蕩，會造成能源的浪費(fèi)和部件的額外磨損和跟蹤失敗， 不適用于大型、重載荷或跟蹤精度要求比較高的系統(tǒng)使用。時鐘跟蹤太陽的 裝置， 一般是根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運(yùn)動角度，計算出太陽光接收器每 分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度，從而確定出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得太陽光接收器能夠根據(jù)太 陽移動位置而進(jìn)行相應(yīng)變動，從而獲得更多的太陽能量；其特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu) 比較簡單，但是由于時鐘累積誤差不斷增加，計算精度會不斷降低，而且這 種跟蹤裝置一般為開環(huán)結(jié)構(gòu)，無角度反饋值進(jìn)行比較，因此跟蹤精度較低。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種 太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中央控制器包括可編程控制器(PLC)以 及與該可編程控制器(PLC)連接的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感 器、GPS全球定位器和氣象傳感器；GPS全球定位器，可對太陽位置提供精度 很高地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r間數(shù)據(jù)，使追日跟蹤裝置能夠確定即時的太陽位置；
5設(shè)有對跟蹤裝置實際運(yùn)行角度反饋采用高分辨率的角度編碼器進(jìn)行檢測和調(diào) 整以及對跟蹤裝置對太陽的實際跟蹤誤差反饋采用光電傳感器進(jìn)行指示的雙 閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)，保證追蹤運(yùn)行的精度；設(shè)有太陽直射傳感器作為運(yùn)行依據(jù)， 當(dāng)太陽直射傳感器檢測的太陽直射值小于追日跟蹤裝置的設(shè)定值時，中央控 制器即控制停止跟蹤運(yùn)行；氣象傳感器可對追日跟蹤裝置運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，在
天氣惡劣的情況下，發(fā)出報警信號，使中央控制器控制追日跟蹤裝置暫停運(yùn)
行；達(dá)到追日跟蹤精準(zhǔn)度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠的功效。 本實用新型的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發(fā)電塔1和平 臺2，平臺2上設(shè)有太陽能聚光鏡21、太陽能集熱器22和太陽能熱量傳輸管 23;其特征在于，所述太陽能發(fā)電塔l內(nèi)設(shè)置中央控制器3，該中央控制器3 包括CPU模塊及與CPU模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道的光電傳感器4、太陽直射傳感 器5、角度傳感器、GPS全球定位器7和氣象傳感器8;所述太陽能發(fā)電平臺 2通過支撐梁9和導(dǎo)軌設(shè)置在太陽能發(fā)電塔1頂部，該支撐梁9設(shè)置在太陽能 發(fā)電塔1上部的外壁面，導(dǎo)軌固定在支撐梁9上且位于太陽能發(fā)電平臺2底 部，該太陽能發(fā)電平臺2上設(shè)置光電傳感器4、太陽直射傳感器5和氣象傳感 器8，太陽能發(fā)電平臺2的太陽能熱量傳輸管23之間設(shè)有多個中心連桿24; 所述角度傳感器包括方位角傳感器61和高度角傳感器62，該方位角傳感器 61固定在太陽能發(fā)電塔1頂部且與導(dǎo)軌連動，該高度角傳感器62設(shè)置在太陽 能發(fā)電平臺2太陽能熱量傳輸管23上。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中導(dǎo)軌為橫截面呈工字形的 環(huán)形導(dǎo)軌，其包括外導(dǎo)軌、內(nèi)導(dǎo)軌103和驅(qū)動導(dǎo)軌104;該外導(dǎo)軌包括外靜導(dǎo) 軌101和外動導(dǎo)軌102，外靜導(dǎo)軌的下平面1011固定在支撐梁9遠(yuǎn)離太陽能 發(fā)電塔1的一端，外靜導(dǎo)軌的上平面1012上固定多個滑輪支架1013，該滑輪 支架1013上設(shè)置滑輪1014，外動導(dǎo)軌102的下平面放置在多個滑輪1014上， 外動導(dǎo)軌102的上平面位于太陽能發(fā)電平臺2底部；該內(nèi)導(dǎo)軌103通過多個 支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033而固定在太陽能發(fā)電塔1的頂部，多個 支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033是交錯設(shè)置，支撐滑輪座1031上設(shè)置支 撐滑輪1032，定位滑輪座1033上設(shè)置定位滑輪1034，內(nèi)導(dǎo)軌103的下平面放置在多個支撐滑輪1032上，內(nèi)導(dǎo)軌103的上平面位于太陽能發(fā)電平臺2底 部，多個定位滑輪1034與內(nèi)導(dǎo)軌103的側(cè)面滑動接觸；該驅(qū)動導(dǎo)軌104通過 兩個以上的驅(qū)動電機(jī)1041驅(qū)動而帶動太陽能發(fā)電平臺2轉(zhuǎn)動，該驅(qū)動電機(jī) 1041通過電機(jī)支座1042固定在相鄰的兩個支撐梁9之間，驅(qū)動電機(jī)1041的 驅(qū)動軸上設(shè)有摩擦輪1043，該驅(qū)動導(dǎo)軌104的下平面放置在摩擦輪1043上， 驅(qū)動導(dǎo)軌104的上平面位于太陽能發(fā)電平臺2底部，且驅(qū)動電機(jī)1041與可編 程控制器(PLC)連接。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中方位角傳感器61和高度角 傳感器62為絕對值型角度編碼器；所述氣象傳感器8是風(fēng)速氣象儀、雪深氣 象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和氣壓氣象儀中的一種或者多種。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中太陽能發(fā)電平臺2為桁架 體，氣象傳感器8設(shè)置在桁架體上，光電傳感器4和太陽直射傳感器5設(shè)置 在固定于太陽能發(fā)電平臺2上的太陽能熱量傳輸管23上。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中方位角傳感器61為絕對值 型角度編碼器，該編碼器通過支撐座611固定在太陽能發(fā)電塔1頂部，編碼 器的摩擦輪612與內(nèi)導(dǎo)軌103摩擦連動。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中太陽能發(fā)電平臺2每相鄰 的兩個太陽能熱量傳輸管23之間設(shè)有多個中心連桿24，對應(yīng)位置的中心連桿 24相互對接成一體；該中心連桿24與液壓缸11的推桿111連接，該液壓缸 11設(shè)有電磁閥且通過支座112固定在太陽能發(fā)電平臺2上。
前述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中驅(qū)動電機(jī)1041的輸入端連 接減速機(jī)，該減速電機(jī)連接變頻器。
前述中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、角度轉(zhuǎn)換模塊、串口 通訊模塊、驅(qū)動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數(shù)據(jù)處理模塊，其設(shè) 有運(yùn)算單元、比較單元和聯(lián)動控制單元；該模擬量轉(zhuǎn)換模塊包括光電模擬量 轉(zhuǎn)換模塊、太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊以及氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊；該驅(qū)動模塊 包括電機(jī)驅(qū)動模塊和液壓缸驅(qū)動模塊；該顯示單元與中央控制器的CPU模塊 的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳 感器(4)通過光電模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的比較單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述太陽直射傳感器(5)通過太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的運(yùn)算單 元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述氣象傳感器連接(8)通過氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊與 CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述GPS全球定位器(7)通過 串口通訊模塊與CPU模塊的運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述方位角傳感器
(61)和高度角傳感器(62)通過角度轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的運(yùn)算單元構(gòu)成 數(shù)據(jù)傳輸通道；所述驅(qū)動電機(jī)(1041)連接的減速機(jī)變頻器的頻率設(shè)定端通 過電機(jī)驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述液壓缸
(11)的電磁閥通過液壓缸驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳 輸通道。
本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的有益效果，本裝置跟蹤平 臺垂直于地面，且設(shè)置可靠的支承結(jié)構(gòu)，使平臺重量保持于地面垂直的平面 內(nèi)，比較適合系統(tǒng)負(fù)載較大的系統(tǒng)應(yīng)用；本裝置是按照跟蹤太陽運(yùn)動軌跡的 角度計算值進(jìn)行運(yùn)行，可以克服僅采用光電傳感器時跟蹤裝置隨太陽光線變 化引起的運(yùn)行震蕩，使運(yùn)行平穩(wěn)可靠；本裝置使用角度傳感器對運(yùn)行誤差進(jìn) 行修正，同時使用光電傳感器對實際跟蹤誤差進(jìn)行修正，兩套傳感器復(fù)合應(yīng) 用，跟蹤精度高，能夠滿足聚光類太陽能發(fā)電系統(tǒng)對跟蹤的高準(zhǔn)確性和高可 靠性的要求。


圖1為本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置立體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。 圖3為本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置平臺導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為圖3所示B部平臺內(nèi)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為圖3所示C部平臺外導(dǎo)軌部分結(jié)構(gòu)放大示意圖。 圖6為本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置高度角控制結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置中央控制器方塊結(jié)構(gòu)圖。 圖中主要標(biāo)號說明l太陽能發(fā)電塔、2太陽能發(fā)電平臺、21太陽能聚光 鏡、22太陽能集熱器、23太陽能熱量傳輸管、24中心連桿、3中央控制器、 4光電傳感器、5太陽直射傳感器、61方位角傳感器、611方位角編碼器支撐 座、612方位角編碼器摩擦輪、62高度角傳感器、7為GPS全球定位器、8氣象傳感器、9支撐梁、IOI外靜導(dǎo)軌、1011外靜導(dǎo)軌的下平面、1012外靜導(dǎo) 軌的上平面、1013滑輪支架、1014滑輪、102外動導(dǎo)軌、103內(nèi)導(dǎo)軌、1031 支撐滑輪座、1032支撐滑輪、1033定位滑輪座、1034定位滑輪、104驅(qū)動導(dǎo) 軌、1041驅(qū)動電機(jī)、1042電機(jī)支座、1043摩擦輪、ll液壓缸、111推桿、112 液壓缸支座。
具體實施方式
參閱圖1、圖2所示，本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)， 其包括太陽能發(fā)電塔1和平臺2，平臺2上設(shè)有太陽能聚光鏡21、太陽能集 熱器22和太陽能熱量傳輸管23;其改進(jìn)之處在于，太陽能發(fā)電塔l內(nèi)設(shè)置中 央控制器3，該中央控制器3包括CPU模塊及與CPU模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道的 光電傳感器4、太陽直射傳感器5、角度傳感器、GPS全球定位器7和氣象傳 感器8;所述太陽能發(fā)電平臺2通過支撐梁9和導(dǎo)軌設(shè)置在太陽能發(fā)電塔1頂 部，該支撐梁9設(shè)置在太陽能發(fā)電塔1上部的外壁面，導(dǎo)軌固定在支撐梁9 上且位于太陽能發(fā)電平臺2底部，該太陽能發(fā)電平臺2上設(shè)置光電傳感器4、 太陽直射傳感器5和氣象傳感器8，太陽能發(fā)電平臺2的太陽能熱量傳輸管 23之間設(shè)有多個中心連桿24;所述角度傳感器包括方位角傳感器61和高度 角傳感器62，該方位角傳感器61固定在太陽能發(fā)電塔1頂部且與導(dǎo)軌連動， 該高度角傳感器62設(shè)置在太陽能發(fā)電平臺2太陽能熱量傳輸管23上。
參閱圖3、圖4、圖5所示，本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置， 其中，導(dǎo)軌為橫截面呈工字形的環(huán)形導(dǎo)軌，其包括外導(dǎo)軌、內(nèi)導(dǎo)軌103和驅(qū) 動導(dǎo)軌104;該外導(dǎo)軌包括外靜導(dǎo)軌101和外動導(dǎo)軌102，外靜導(dǎo)軌的下平面 1011固定在支撐梁9遠(yuǎn)離太陽能發(fā)電塔1的一端，外靜導(dǎo)軌的上平面1012上 固定多個滑輪支架1013，該滑輪支架1013上設(shè)置滑輪1014，外動導(dǎo)軌102 的下平面放置在多個滑輪1014上，外動導(dǎo)軌102的上平面位于太陽能發(fā)電平 臺2底部；該內(nèi)導(dǎo)軌103通過多個支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033而固 定在太陽能發(fā)電塔1的頂部，多個支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033是交 錯設(shè)置，支撐滑輪座1031上設(shè)置支撐滑輪1032，定位滑輪座1033上設(shè)置定 位滑輪1034，內(nèi)導(dǎo)軌103的下平面放置在多個支撐滑輪1032上，內(nèi)導(dǎo)軌103 的上平面位于太陽能發(fā)電平臺2底部，多個定位滑輪1034與內(nèi)導(dǎo)軌103的側(cè)面滑動接觸；該驅(qū)動導(dǎo)軌104通過兩個以上的驅(qū)動電機(jī)1041驅(qū)動而帶動太陽能發(fā)電平臺2轉(zhuǎn)動，該驅(qū)動電機(jī)1041通過電機(jī)支座1042固定在相鄰的兩個支撐梁9之間，驅(qū)動電機(jī)1041的驅(qū)動軸上設(shè)有摩擦輪1043，該驅(qū)動導(dǎo)軌104的下平面放置在摩擦輪1043上，驅(qū)動導(dǎo)軌104的上平面位于太陽能發(fā)電平臺2底部，且驅(qū)動電機(jī)1041與可編程控制器(PLC)連接；方位角傳感器61和高度角傳感器62為絕對值型角度編碼器；所述氣象傳感器8是風(fēng)速氣象儀、雪深氣象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和氣壓氣象儀中的一種或者多種，如圖1所示；太陽能發(fā)電平臺2為桁架體，氣象傳感器8設(shè)置在桁架體上，光電傳感器4和太陽直射傳感器5設(shè)置在固定于太陽能發(fā)電平臺2上的太陽能熱量傳輸管23上，如圖1、圖2所示；方位角傳感器61為絕對值型角度編碼器，該編碼器通過支撐座611固定在太陽能發(fā)電塔1頂部，編碼器的摩擦輪612與內(nèi)導(dǎo)軌103摩擦連動，如圖4所示。
參閱圖6所示，本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其太陽能發(fā)電平臺2每相鄰的兩個太陽能熱量傳輸管23之間設(shè)有多個中心連桿24，對應(yīng)位置的中心連桿24相互對接成一體；該中心連桿24與液壓缸11的推桿lll連接，該液壓缸11設(shè)有電磁閥且通過支座112固定在太陽能發(fā)電平臺2上；太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中驅(qū)動電機(jī)1041的輸入端連接減速機(jī)(圖中未示)，該減速電機(jī)連接變頻器(圖中未示)。
參閱圖7所示，本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、角度轉(zhuǎn)換模塊、串口通訊模塊、驅(qū)動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數(shù)據(jù)處理模塊，其設(shè)有運(yùn)算單元、比較單元和聯(lián)動控制單元；該模擬量轉(zhuǎn)換模塊包括光電模擬量轉(zhuǎn)換模塊、太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊以及氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊；該驅(qū)動模塊包括電機(jī)驅(qū)動模塊和液壓缸驅(qū)動模塊；該顯示單元與中央控制器的CPU模塊的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳感器4通過光電模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的比較單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述太陽直射傳感器5通過太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述氣象傳感器連接8通過氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述GPS全球定位器7通過串口通訊模塊與CPU模塊的
10運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述方位角傳感器61和高度角傳感器62通過角度轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述驅(qū)動電機(jī)1041連接的減速機(jī)變頻器的頻率設(shè)定端通過電機(jī)驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述液壓缸11的電磁閥通過液壓缸驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道。
本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的使用，開機(jī)啟動后，中央控制器首先讀入由GPS全球定位器提供的關(guān)于太陽位置的時間和地理參數(shù)，并計算出太陽時角、太陽赤緯角，以及當(dāng)天當(dāng)?shù)氐娜粘觥⑷章?、日上中天、日照時間、最大高度角和當(dāng)前太陽的高度角、方位角，在當(dāng)前時間到達(dá)日沒時間值時，太陽能聚光鏡復(fù)位到平衡位置；在當(dāng)前時間到達(dá)日沒時間但仍沒有到達(dá)日出時間時，本追日跟蹤裝置一直保持在平衡位置；如果在日出和日沒之間的曰照時間，中央控制器則根據(jù)GPS全球定位器提供的參數(shù)，按照太陽的地平坐標(biāo)公式自動運(yùn)算出當(dāng)時的太陽位置，并在顯示屏上顯示；
與此同時中央控制器從安裝在平臺上的太陽直接輻射傳感器5讀入太陽
直接輻射值，并在顯示屏上顯示，中央控制器據(jù)此計算出追日跟蹤裝置獲得的太陽能量和發(fā)電量的理論值，并傳輸至上位發(fā)電控制裝置；
這時，追日跟蹤裝置進(jìn)入兩維自動跟蹤狀態(tài)，在該狀態(tài)下，先控制太陽能聚光鏡迅速追蹤至當(dāng)前太陽位置，之后通過太陽直接輻射儀采集太陽直射值，以判斷是否陰天，有云或者其它遮蓋，如果采集到的太陽直射值小于本追日跟蹤裝置的設(shè)定值，則追日跟蹤裝置停止運(yùn)行，當(dāng)采集到的太陽直射值大于本追日跟蹤裝置的設(shè)定值，則控制本追日跟蹤裝置的按太陽運(yùn)動軌跡的理論值運(yùn)行，即每分鐘中央控制器都根據(jù)計算的太陽軌跡的角度變化，同步向控制平臺2進(jìn)行垂直的高度位置轉(zhuǎn)動的液壓缸驅(qū)動模塊和控制平臺2進(jìn)行水平方位轉(zhuǎn)動的
電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)送驅(qū)動信號，使本追日跟蹤裝置實現(xiàn)方位角、高度角兩個方向的角度和方向變化。
本追曰跟蹤裝置運(yùn)行中絕對值型的方位角編碼器和高度角編碼器通過對平臺實際運(yùn)行的角度進(jìn)行實時檢測，中央控制器將計算得出的平臺實際運(yùn)行角度的理論值與角度傳感器采集得到的方位和高度的實際角度值進(jìn)行比較，再根據(jù)得到的相差的正負(fù)數(shù)值判斷，對控制平臺進(jìn)行方位轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機(jī)或控制平臺進(jìn)行高度轉(zhuǎn)動的液壓裝置的運(yùn)行方向、運(yùn)行時間和運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，以使安裝在平臺上的太陽能聚光鏡能夠更理想地對準(zhǔn)太陽的位置，從而獲取最多的太陽能量；光電傳感器檢測太陽能聚光鏡與太陽位置的誤差并反饋中央控制器，追日跟蹤裝置一次運(yùn)行結(jié)束后，中央控制器按照光電傳感器檢測值計算的太陽實際位置偏差值，并在下次運(yùn)行中修正這些誤差；該追日跟蹤
裝置是每隔l分鐘左右循環(huán)一次。
本追日跟蹤裝置運(yùn)行中中央控制器還可以隨時讀入氣象傳感器采集的氣象信號，并在顯示器進(jìn)行顯示。本實用新型實施例設(shè)置的氣象傳感器為風(fēng)速氣象儀、雪深氣象儀和雨量氣象儀，當(dāng)讀入的雪深、雨量、風(fēng)速信號超過追日跟蹤裝置的設(shè)定值時，中央控制器發(fā)出報警信號，同時中央控制器將控制追日跟蹤裝置停止跟蹤，并將太陽能聚光鏡運(yùn)行至安全位置。
中央控制器連接一個設(shè)有觸摸操作功能的顯示器，操作界面能夠顯示出太陽二維運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)，其中地平坐標(biāo)系中顯示高度角和方位角計算值和本追日跟蹤裝置運(yùn)行的實際值，赤道坐標(biāo)系中顯示出赤諱和時角數(shù)據(jù)，同時顯示觀測地點(diǎn)的時差、真太陽時和跟蹤時間以及太陽基本觀測數(shù)據(jù)，如當(dāng)天當(dāng)?shù)氐娜粘觥⑷章?、日照時間和最大高度角的數(shù)據(jù)，顯示器還提供太陽的基本觀
測數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)等；操作人員可以在顯示屏上直接手動操作追日跟蹤裝置，測試追日跟蹤裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)和處理出現(xiàn)的特殊情況；顯示屏還提供報警信息、報警履歷查詢、實時曲線、數(shù)據(jù)報表等與追日跟蹤裝置運(yùn)行情況有關(guān)的所有數(shù)據(jù)。本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的工作原理
1、 本裝置采用GPS (全球定位器)提供太陽當(dāng)?shù)貢r間的精確地理經(jīng)緯位置，中央控制器則根據(jù)GPS提供的地理、時間參數(shù)確定即時太陽位置，可以保證追日跟蹤裝置定位和跟蹤運(yùn)行的高準(zhǔn)確性和高可靠性。GPS (全球定位器)提供的參數(shù)通過串口通訊模塊輸送至CPU模塊的運(yùn)算單元中。 一
2、 本裝置的追日跟蹤是通過調(diào)整太陽能發(fā)電平臺的移動位置，帶動安裝在平臺上的太陽能聚光鏡能夠更理想地對準(zhǔn)太陽的位置，從而獲取最多的太陽能量；平臺水平方向轉(zhuǎn)動是通過驅(qū)動電機(jī)摩擦驅(qū)動導(dǎo)軌實現(xiàn)的，驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由減速電機(jī)連接的變頻器控制完成，由此控制平臺的轉(zhuǎn)速，太陽能聚光鏡是呈陣列式位于平臺上，因此由對稱設(shè)置的兩臺減速電機(jī)同時帶動驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動平臺隨著驅(qū)動導(dǎo)軌的運(yùn)動進(jìn)行水平方位的移動，平臺水平移動的方位是通過設(shè)置在內(nèi)導(dǎo)軌的方位角編碼器控制而完成，內(nèi)導(dǎo)軌與編碼器輪摩擦連接，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)軌移動時，帶動摩擦輪轉(zhuǎn)動，同時使編碼器轉(zhuǎn)動并發(fā)出信號傳至中央控制器；平臺垂直方向的高度角移動是由液壓裝置(液壓缸)的推桿帶動中心連桿而實現(xiàn)，由于設(shè)置在平臺太陽能熱量傳輸管上的多個相互對應(yīng)的中心連桿對接后，使陣列式的太陽能聚光鏡可以通過中心連桿的動作而調(diào)整位置，中心連桿的動作是通過液壓油缸推桿的推動而實現(xiàn)，中心連桿運(yùn)行的啟停和運(yùn)行的方向由連接在中央控制器與液壓油缸之間的電磁閥進(jìn)行控制；平臺水平方向和垂直方向的實際運(yùn)行角度是通過絕對值型方位角編碼器和高度角編碼器進(jìn)行實時監(jiān)測和定位，該絕對值型角度編碼器對運(yùn)行位置具有停電記憶功能，重新上電時無需尋找初始點(diǎn)，可以保證運(yùn)行的實時性和平穩(wěn)性；方位角傳感器61和高度角傳感器62檢測的數(shù)據(jù)通過角度轉(zhuǎn)換模塊輸送至CPU模塊的運(yùn)算單元，同時運(yùn)算單元根據(jù)太陽的地平坐標(biāo)公式自動計算太陽方位角和高度角，并對液壓缸驅(qū)動模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)出平臺實際運(yùn)行的參數(shù)。當(dāng)方位角和高度角傳感器檢測的實時數(shù)據(jù)與運(yùn)算單元計算值一致時平臺停止運(yùn)行。光電傳感器檢測的是平臺跟蹤太陽的實際誤差，其數(shù)據(jù)通過光電傳模擬轉(zhuǎn)換模塊傳送到比較單元，并在下一次運(yùn)行中，由運(yùn)算單元在計算高度角或者方位角的數(shù)值時對該誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
3、 本裝置安裝的光電傳感器可以指示跟蹤實際誤差，誤差值通過光電模擬量轉(zhuǎn)換模塊通道傳至中央控制器中的CPU模塊比較單元，然后中央控制器據(jù)此在下次運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)整，從而消除因計算、機(jī)械運(yùn)行等因素引起的即時誤差和累積誤差。
4、 本裝置安裝的太陽直射傳感器，可以采集太陽直接輻射值，并將該信息通過太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊通道上傳至中央控制器的運(yùn)算單元，中央控制器據(jù)此計算和指示出本裝置獲得的太陽能量理論值，當(dāng)該太陽能量理論值小于設(shè)定的太陽直接輻射最小值時，即停止運(yùn)行。
5、 本裝置安裝氣象傳感器，該氣象傳感器采集的氣象數(shù)據(jù)通過氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊通道上傳至中央控制器的聯(lián)動控制單元，并實時顯示，當(dāng)該氣象數(shù)據(jù)超過設(shè)定的最大氣象值時，說明出現(xiàn)極端惡劣天氣，即停止跟蹤運(yùn)行，并將聚光鏡運(yùn)行到平衡位置。
6、 本裝置的中央控制器主體為可編程序控制器(PLC)，該可編程序控
制器(PLC)可以通過輸入通道讀入所有信號和數(shù)據(jù)，并由輸出通道進(jìn)行控制；中央控制器通過通訊接口與GPS全球定位器作時鐘同步，且根據(jù)太陽的地平坐
標(biāo)公式自動計算太陽當(dāng)時位置的方位角和高度角。
7、 本裝置中央控制器CPU模塊連接有顯示單元，該顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器，可以顯示實時狀態(tài)、參數(shù)、報警信息和圖表，同時可供操作者進(jìn)行手動操作。
本實用新型中中央控制器涉及的CPU模塊、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、角度轉(zhuǎn)換模塊、串口通訊模塊、驅(qū)動模塊和顯示單元，以及光電傳感器、太陽直射傳感器、角度編碼器、GPS全球定位器、氣象傳感器、減速機(jī)和變頻器均為市售產(chǎn)品；本實用新型實施例中未進(jìn)行說明的內(nèi)容為現(xiàn)有技術(shù)。
本實用新型太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置的優(yōu)點(diǎn)其中央控制器包括可編程控制器(PLC)以及與該可編程控制器(PLC)連接的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感器、GPS全球定位器和氣象傳感器；GPS全球定位器，可對太陽位置提供精度很高地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r間數(shù)據(jù)，使追日跟蹤裝置能夠確定即時的太陽位置；設(shè)有對跟蹤裝置實際運(yùn)行角度反饋采用高分辨率的角度編碼器進(jìn)行檢測和調(diào)整以及對跟蹤裝置對太陽的實際跟蹤誤差反饋采用光電傳感器進(jìn)行指示的雙閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)，保證追蹤運(yùn)行的精度；設(shè)有太陽直射傳感器作為運(yùn)行依據(jù)，當(dāng)太陽直射傳感器檢測的太陽直射值小于追日跟蹤裝置的設(shè)定值時，中央控制器即控制停止跟蹤運(yùn)行；氣象傳感器可對追日跟蹤裝置運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，在天氣惡劣的情況下，發(fā)出報警信號，使中央控制器控制追日跟蹤裝置暫停運(yùn)行；具有追日跟蹤精準(zhǔn)度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠的功效。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求1、一種太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發(fā)電塔(1)和平臺(2)，平臺(2)上設(shè)有太陽能聚光鏡(21)、太陽能集熱器(22)和太陽能熱量傳輸管(23)；其特征在于，所述太陽能發(fā)電塔(1)內(nèi)設(shè)置中央控制器(3)，該中央控制器(3)包括CPU模塊及與CPU模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道的光電傳感器(4)、太陽直射傳感器(5)、角度傳感器、GPS全球定位器(7)和氣象傳感器(8)；所述太陽能發(fā)電平臺(2)通過支撐梁(9)和導(dǎo)軌設(shè)置在太陽能發(fā)電塔(1)頂部，該支撐梁(9)設(shè)置在太陽能發(fā)電塔(1)上部的外壁面，導(dǎo)軌固定在支撐梁(9)上且位于太陽能發(fā)電平臺(2)底部，該太陽能發(fā)電平臺(2)上設(shè)置光電傳感器(4)、太陽直射傳感器(5)和氣象傳感器(8)，太陽能發(fā)電平臺(2)的太陽能熱量傳輸管(23)之間設(shè)有多個中心連桿24；所述角度傳感器包括方位角傳感器(61)和高度角傳感器(62)，該方位角傳感器(61)固定在太陽能發(fā)電塔(1)頂部且與導(dǎo)軌連動，該高度角傳感器(62)設(shè)置在太陽能發(fā)電平臺(2)太陽能熱量傳輸管(23)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)軌為橫截面呈工字形的環(huán)形導(dǎo)軌，其包括外導(dǎo)軌、內(nèi)導(dǎo)軌(103)和驅(qū) 動導(dǎo)軌(104);該外導(dǎo)軌包括外靜導(dǎo)軌(101)和外動導(dǎo)軌(102)，外靜導(dǎo)軌 的下平面(1011)固定在支撐梁(9)遠(yuǎn)離太陽能發(fā)電塔(1)的一端，外靜 導(dǎo)軌的上平面(1012)上固定多個滑輪支架(1013)，該滑輪支架(1013)上 設(shè)置滑輪(1014)，外動導(dǎo)軌(102)的下平面放置在多個滑輪(1014)上， 外動導(dǎo)軌(102)的上平面位于太陽能發(fā)電平臺(2)底部；該內(nèi)導(dǎo)軌(103) 通過多個支撐滑輪座(1031)和定位滑輪座(1033)而固定在太陽能發(fā)電塔(1)的頂部，多個支撐滑輪座(1031)和定位滑輪座(1033)是交錯設(shè)置， 支撐滑輪座(1031)上設(shè)置支撐滑輪(1032)，定位滑輪座(1033)上設(shè)置定 位滑輪(1034)，內(nèi)導(dǎo)軌(103)的下平面放置在多個支撐滑輪(1032)上， 內(nèi)導(dǎo)軌(103)的上平面位于太陽能發(fā)電平臺(2)底部，多個定位滑輪(1034) 與內(nèi)導(dǎo)軌(103)的側(cè)面滑動接觸；該驅(qū)動導(dǎo)軌(104)通過兩個以上的驅(qū)動 電機(jī)(1041)驅(qū)動而帶動太陽能發(fā)電平臺(2)轉(zhuǎn)動，該驅(qū)動電機(jī)(1041)通 過電機(jī)支座(1042)固定在相鄰的兩個支撐梁(9)之間，驅(qū)動電機(jī)(1041)的驅(qū)動軸上設(shè)有摩擦輪(1043)，該驅(qū)動導(dǎo)軌(104)的下平面放置在摩擦輪 (1043)上，驅(qū)動導(dǎo)軌(104)的上平面位于太陽能發(fā)電平臺(2)底部，且 驅(qū)動電機(jī)(1041)與可編程控制器(PLC)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征在于， 所述方位角傳感器(61)和高度角傳感器(62)為絕對值型角度編碼器；所 述氣象傳感器(8)是風(fēng)速氣象儀、雪深氣象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和 氣壓氣象儀中的一種或者多種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征 在于，所述太陽能發(fā)電平臺(2)為桁架體，氣象傳感器(8)設(shè)置在桁架體 上，光電傳感器(4)和太陽直射傳感器(5)設(shè)置在固定于太陽能發(fā)電平臺(2)的太陽能熱量傳輸管(23)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征 在于，所述方位角傳感器(61)為絕對值型角度編碼器，該編碼器通過支撐 座(611)固定在太陽能發(fā)電塔(1)頂部，編碼器的摩擦輪(612)與內(nèi)導(dǎo)軌(103)摩擦連動。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征在于， 所述太陽能發(fā)電平臺(2)每相鄰的兩個太陽能熱量傳輸管(23)之間設(shè)有多 個中心連桿24，對應(yīng)位置的中心連桿24相互對接成一體；該中心連桿(24) 與液壓缸(11)的推桿(111)連接，該液壓缸(11)設(shè)有電磁閥且通過支座(112)固定在太陽能發(fā)電平臺(2)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動電機(jī)(1041)的輸入端連接減速機(jī)，該減速電機(jī)連接變頻器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中之一所述的太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置， 其特征在于，所述中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉(zhuǎn)換模塊、角度轉(zhuǎn)換模 塊、串口通訊模塊、驅(qū)動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數(shù)據(jù)處理模 塊，其設(shè)有運(yùn)算單元、比較單元和聯(lián)動控制單元；該模擬量轉(zhuǎn)換模塊包括光 電模擬量轉(zhuǎn)換模塊、太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊以及氣象模擬量轉(zhuǎn)換模塊；該 驅(qū)動模塊包括電機(jī)驅(qū)動模塊和液壓缸驅(qū)動模塊；該顯示單元與中央控制器的 CPU模塊的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳感器(4)通過光電模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的比較單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述太陽直射傳感器(5)通過太陽直射模擬量轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊 的運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述氣象傳感器連接(8)通過氣象模擬量轉(zhuǎn) 換模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述GPS全球定位器 (7)通過串口通訊模塊與CPU模塊的運(yùn)算單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述方位 角傳感器(61)和高度角傳感器(62)通過角度轉(zhuǎn)換模塊與CPU模塊的運(yùn)算 單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述驅(qū)動電機(jī)(1041)連接的減速機(jī)變頻器的頻率 設(shè)定端通過電機(jī)驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所 述液壓缸(11)的電磁閥通過液壓缸驅(qū)動模塊與CPU模塊的聯(lián)動控制單元構(gòu) 成數(shù)據(jù)傳輸通道。
專利摘要太陽能發(fā)電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發(fā)電塔和平臺，平臺設(shè)太陽能聚光鏡、太陽能集熱器和太陽能熱量傳輸管；太陽能發(fā)電塔內(nèi)設(shè)的中央控制器包括CPU模塊及與CPU模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感器、GPS和氣象傳感器；太陽能發(fā)電平臺通過支撐梁和導(dǎo)軌設(shè)在太陽能發(fā)電塔頂部，支撐梁設(shè)在太陽能發(fā)電塔上部外壁面，導(dǎo)軌固定在支撐梁上且位于太陽能發(fā)電平臺底部，太陽能發(fā)電平臺設(shè)光電傳感器、太陽直射傳感器和氣象傳感器，太陽能熱量傳輸管間設(shè)中心連桿，角度傳感器包括方位角和高度角傳感器，方位角傳感器設(shè)在太陽能發(fā)電塔頂部且與導(dǎo)軌連動，高度角傳感器設(shè)在太陽能熱量傳輸管上；追日跟蹤精準(zhǔn)度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。
文檔編號H02N6/00GK201263130SQ20082014165
公開日2009年6月24日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者鈞 陸 申請人:彩熙太陽能環(huán)保技術(shù)(天津)有限公司