[發明專利]一種高適應性的高精度的太陽跟蹤裝置

無效

• 申請號: 201210178759.X
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102707750A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 徐貴力;鐘志偉;程月華;徐培智;王小洪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及太陽能源利用技術，尤其涉及一種能夠提高太陽能光伏模塊對太陽能利用率的、高穩定性的太陽能跟蹤控制裝置。

背景技術

太陽能作為一種清潔無污染的能源，發展前景非常廣泛，太陽能發電已成為全球發展速度最快的技術。然而太陽能利用也存在著缺陷，如能量密度低，不易收集，不穩定，隨著氣候和晝夜變化而變化等，這對實際的太陽能利用提出了更高、更多的要求。

目前常用于太陽跟蹤方面的光斑方位傳感器有四象限探測器、PSD、圖像傳感器等，這些光斑方位傳感器在實際使用時，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準；如果對的不準需進行十分麻煩的數值修正，并且在光強改變的時候較難獲得準確且穩定的校準數值；另外，在溫度改變的時候光斑方位傳感器的準確性會有所降低，尤其是在溫度較高和溫度較低的時候，光斑方位傳感器會存在較大的溫漂影響；同時，當遮光筒小孔上存在冰霜雨時，由于冰霜雨覆蓋的不均勻性會導致入射光不能很準確的對準光斑方位傳感器。

中國專利200920050085.9給出了一種追日傳感器，由4塊相同的光信號接收器分別布置在四個方向，結構簡單但是精度難以提高，并且難以消除安裝上的誤差；中國專利200810123085.7給出了一種基于PSD的全自動高精度跟蹤裝置，結構簡單、跟蹤精度高，但跟蹤裝置不考慮環境溫度和光強的變化帶來的影響；申請號為200710094062.3的專利申請給出一種利用四個光感組件及斜套筒構成的傳感器，該裝置對光強的變化影響較低，但由于精度依靠的是四個光感組件的兩兩平衡，精度較低。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種高適應性的高精度的太陽能跟蹤裝置，利用溫度傳感器實時檢測遮光筒內部溫度變化，當溫度過高或過低時，通過半導體加熱制冷片實時調整遮光筒內部溫度，以滿足不同溫度、不同光強下高精度的跟蹤太陽。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種高適應性的高精度的太陽跟蹤裝置，包括透鏡、遮光筒、設置有針孔的遮光筒上底、光斑方位傳感器和信號處理電路，所述信號處理電路包括太陽跟蹤控制模塊；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跟蹤控制模塊；該裝置還包括設置有通孔的半導體加熱制冷片和溫度傳感器，所述信號處理電路還包括加熱制冷控制模塊；所述半導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；所述溫度傳感器對遮光筒內部的溫度進行檢測，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體加熱制冷片；當遮光筒內部的溫度值超過設定閾值范圍時，加熱制冷控制模塊控制半導體加熱制冷片進行加熱或制冷直至遮光筒內部的溫度值在設定閾值范圍內。

上述結構中，增加了半導體加熱制冷片及其相關結構，可以對太陽跟蹤裝置的工作環境進行適時調整，具體來說：若遮光筒內部溫度過高，加熱制冷控制模塊控制半導體加熱制冷片進行制冷，直至遮光筒內部溫度值在設定閾值范圍內；若遮光筒內部溫度過低，加熱制冷控制模塊控制半導體加熱制冷片進行加熱，直至遮光筒內部溫度值在設定閾值范圍內。可以設定整個跟蹤裝置在遮光筒內部溫度合適后再進行工作，比如出現雨冰霜時，透鏡表面存在冰凍，不適合進行跟蹤工作，可以控制半導體加熱制冷片加熱一段時間后，冰凍融化并流出透鏡表面后，再啟動跟蹤工作。

優選的，所述遮光筒上底與遮光筒的上端面通過螺紋結構相固定，所述螺母結構包括螺栓、設置在遮光筒側壁上端面上的螺紋孔、設置在遮光筒上底的透孔，所述螺栓與螺紋孔相適配，透孔的內徑大于螺紋孔的內徑。這種結構使得遮光筒上底和遮光筒之間的相對位置可以進行微調，通過這種微調，能夠實現光斑方位傳感器的中心和針孔的中心高精度的對準。

優選的，所述透鏡為圓形臺結構，透鏡的邊側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，影響整個裝置的正常工作。所述透鏡和蓋頭罩的總成結構可以設計為由透鏡中心高度向外側逐漸降低的曲面結構，也可以設計為由透鏡中心高度向外側逐漸降低為平臺的結構，設計方式可以具體選擇，但要保證雨水不能夠堆積在透鏡的上表面上。

優選的，所述光斑方位傳感器為四象限探測器、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。