[實(shí)用新型]天文式太陽(yáng)跟蹤器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320265680.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203338150U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鼎凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳鼎凌
• 主分類號(hào): G05D3/20
• 分類號(hào): G05D3/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型為一種天文式太陽(yáng)跟蹤器，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域，能對(duì)太陽(yáng)作三維跟蹤；其三維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上可裝太陽(yáng)能采集設(shè)備（如光伏設(shè)備或光熱接收設(shè)備）對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤運(yùn)行，使得接收設(shè)備的接收平面始終與太陽(yáng)入射光線垂直，以獲得最大的太陽(yáng)幅射采集量。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，若以跟蹤方法作區(qū)分，有以下兩種方法，優(yōu)缺點(diǎn)如下：?

1、光跟蹤法：用一組光傳感器，適時(shí)檢測(cè)入射太陽(yáng)光與設(shè)備的差角，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備作姿態(tài)調(diào)整，直至差角為零，從而進(jìn)入一個(gè)短暫的設(shè)備角與光入射角匹配的狀態(tài)，并等待下一個(gè)差角的產(chǎn)生和調(diào)整，周而復(fù)始以達(dá)到跟蹤太陽(yáng)的目的；這種方法稱作“光跟蹤法”，屬“被動(dòng)跟蹤”范疇，其邏輯構(gòu)架如圖18所示。由于光跟蹤法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)，因此被人們最早采用。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，不需配用復(fù)雜、精密的伺服系統(tǒng)，精度可做得很高，但其致命缺點(diǎn)是僅適用于全天晴朗無(wú)云的氣候，若在復(fù)雜的氣候條件下，哪怕只有些許浮云，設(shè)備就會(huì)不聽(tīng)使喚，誤動(dòng)作頻發(fā)，原地重復(fù)多圈旋轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致配線與配管系統(tǒng)的毀壞；靈敏度越高的設(shè)備這個(gè)問(wèn)題越趨嚴(yán)重。而當(dāng)陽(yáng)光一旦從云縫里射出，由于機(jī)構(gòu)反應(yīng)速度差的存在，跟蹤器卻不在預(yù)定位置上，此時(shí)，接收設(shè)備若為高倍聚光的組中，則高溫光斑不投射在接收元件上，而會(huì)投射在不耐溫的（諸如電纜、管線、構(gòu)架等）部件上，從而燒壞設(shè)備。此外，高分辨率的傳感器大多由兩組共四個(gè)光信號(hào)檢測(cè)元件構(gòu)成，它們彼此按不同的朝向工作，在戶外環(huán)境中，朝上的那個(gè)元件極易受飄塵和鳥(niǎo)類的污染，朝下的元件易受雨水浸潤(rùn)等污染，而造成檢測(cè)誤差；同理，空中的飛機(jī)、飛禽活動(dòng)、周邊建筑、相鄰的太陽(yáng)能接收設(shè)備等等反射過(guò)來(lái)的哪怕很微弱的光，都將嚴(yán)重干擾著設(shè)備的正常運(yùn)行，使之誤判而燒壞設(shè)備。這就是國(guó)際太陽(yáng)能產(chǎn)品市場(chǎng)上至今未能買到合適的此類型太陽(yáng)跟蹤器的原因。?

2、天文跟蹤法：先根據(jù)地球與太陽(yáng)之間的天文運(yùn)行規(guī)律，計(jì)算出地球表面上任一點(diǎn)太陽(yáng)的高度角與方位角隨季節(jié)和時(shí)間變化的規(guī)律，再設(shè)計(jì)一套數(shù)控的機(jī)械設(shè)備，按其規(guī)律對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)調(diào)整，以達(dá)到跟蹤之目的；這種方法被稱作“天文跟蹤法”屬“主動(dòng)跟蹤”范疇，其邏輯構(gòu)架如圖19所示。天文跟蹤法首先要理清地球與太陽(yáng)之間的天文運(yùn)行規(guī)律。由于地球自轉(zhuǎn)與繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)之間的黃道面/赤道面夾角（23°27′）的存在，以及地球上“恒星年”（365.25636日≈365日6時(shí)9分10秒）、“回歸年”（365.24219879日≈365日5小時(shí)48分45.5秒）和“歷法年”（365～366天/年，4年一閏、百年不閏、400年再閏）之間的差異，三者的公倍數(shù)無(wú)限大，使得太陽(yáng)在天空中的位置隨著時(shí)間和地理位置的不同而在不斷變化著，不但每日不同、每季不同，而且每年的同一日也不同，國(guó)際天文學(xué)界以及太陽(yáng)能界的先驅(qū)們數(shù)百年來(lái)作了許多探索，發(fā)表了許多論文，?公布了許多算法。在天文算法中規(guī)定：水平方向以正南為零度，南偏東為負(fù)值、南偏西為正值，稱為方位角；垂直方向以地平線為零度，低于地平線為負(fù)值、高于地平線為正值，稱作高度角。對(duì)聚光太陽(yáng)能接收設(shè)備而言，其聚光比越大，在預(yù)定焦平面上得到的光強(qiáng)越大，要求的算法精度就越高，其接收效率也越高；反之，設(shè)備的聚光比越小，對(duì)算法精度的要求也愈低；因此，對(duì)于不同系統(tǒng)，只要采用與其精度要求相適應(yīng)的算法就行。這種跟蹤器在國(guó)際上有人銷售，價(jià)格昂貴。?

此外，天文跟蹤法是一種數(shù)字式跟蹤器，設(shè)備易于組成需作姿態(tài)群控的接收器陣列，比如“避風(fēng)”（設(shè)備拉平，高度角＝90°）、“避雪”（設(shè)備豎直，高度角＝0°）、“避塵”（設(shè)備豎直，高度角＝0°）、“防凍”（內(nèi)部液體排空）、“防系統(tǒng)熱溢出”（與太陽(yáng)光保持一定夾角）“跟蹤”、“休眠”等定量的遠(yuǎn)程姿態(tài)群控指令，可通過(guò)總線式“RS485”接口或以太網(wǎng)的“TPC/IP”接口得以發(fā)出和接收，通過(guò)服務(wù)器還能進(jìn)行各種數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集以及設(shè)備的初始化和自動(dòng)化管理。?

現(xiàn)有技術(shù)中，若以系統(tǒng)的控制方式作區(qū)分，也有以下兩種，優(yōu)缺點(diǎn)如下：?