[發明專利]一維錯位太陽能跟蹤系統

有效

• 申請號: 201410184587.6
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN104090584A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 王顯龍;廉永旺;姚遠;李華山;卜憲標;王令寶;馬偉斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明屬于太陽能利用領域，特別涉及一維線性太陽能跟蹤系統。實用于工商業領域的小規模或者中型規?；奶柲軕弥?，適用于投資、空間有限的單位或者領域。

背景技術

太陽光隨季節、時間變化，為提高太陽能的使用率，人們開發隨太陽光移動而移動的太陽能接收系統，這樣可以提高單位采光面積的太陽能接收量。為實現此種要求需要有太陽光跟蹤傳動系統。

太陽能跟蹤分為太陽鐘、光敏兩種控制方式。其中太陽鐘需要通過對使用所在地的經緯度計算來實現跟蹤，其跟蹤精度非常高，在大規模集成化的太陽能熱發電領域一般都采用此種跟蹤方式。太陽鐘跟蹤要求集熱系統定位在正南北或者正東西方向，集熱器安裝后其方位也必須與方向精確吻合，因此對支架的定位、系統的加工制造精度、安裝匹配的精度等方面有嚴格要求，這使得投資成本高，安裝維護的費用增加，而且長時間運行后系統的幾何變形也會導致跟蹤精度的降低進而影響太陽能利用效率，因而一般都配合光敏跟蹤。

市場上的光敏高精度跟蹤方式多采用高精度感光元件例如位移傳感器，這種跟蹤方式的跟蹤精度隨太陽光輻射強度變化，同時對感光元件或者其防護罩的衛生要求特別高，任何小污漬都可能導致運行失常。

通過測試發現，光敏二極管等一些惰性感光元件在照射其表面的太陽光超過某個面積或者長度比率后，其輸出信號才發生突變，在輻射強度增強、照射面積或者照射長度比率繼續增加的情況下，其輸出信號基本不變化；同理，受到遮光影響，只有遮光面積或者長度比率超過某一數值后其輸出信號變為極小值，其輸出信號具有類似開關的性質。即是說輸出信號不是隨光強變化和太陽光照射到的面積或者長度比變化而線性變化，此種開關性質的惰性光敏元件配合遮光板組成的跟蹤系統，其跟蹤精度穩定不隨太陽光輻射強度而變化，同時因為輸出信號為突變方式，因此遮光板兩側衛生狀況不一致也不會導致運行失常，提高了實用性，運行維護簡便。這種跟蹤系統，根據遮光板高度和光敏二極管的尺寸就可以計算出跟蹤精度，但是如此會導致跟蹤部分過大，占地、美觀、遮光等問題也會出現，同時高度會產生衍射問題。

發明內容

本發明的主要思路是通過多對惰性光敏元件，例如光敏二極管等，遮光板采用對應的平面角度錯位扭曲方式進行跟蹤控制，利用光敏二極管的輸出信號的突變性(包括幾何尺寸和光強輸入兩種因素所引起)，通過多組惰性光敏元件輸出信號的不同數據進行邏輯判斷和反饋控制傳動，實現高精度的一維太陽能跟蹤控制。

本發明是這樣實現的：

一維錯位太陽能跟蹤系統，其包括光敏跟蹤組件和控制系統，所述光敏跟蹤組件包括光敏元件、遮光板、防護罩以及底座和跟蹤電路板，所述控制系統包括控制電路板，其中，所述防護罩設置于底座上以形成一容置空間，跟蹤電路板安裝于該容置空間內，且該跟蹤電路板與該一維錯位太陽能跟蹤系統的采光平面平行，遮光板安裝于該跟蹤電路板上，所述遮光板為通過焊接或拉伸或扭曲形成的錯位遮光板結構，所述錯位遮光板結構包括第一遮光板以及至少一第二遮光板，所述第一遮光板垂直于跟蹤電路板，所述第二遮光板與第一遮光板之間存在夾角，所述夾角不大于第一遮光板的跟蹤精度，且第一遮光板和第二遮光板的底面中線的連線在同一直線上，第一遮光板和第二遮光板之間通過連接板連接，所述第一遮光板和第二遮光板兩側的跟蹤電路板上均設置至少一對對稱分布的用于對太陽能入射光進行數據采集的光敏元件，所述光敏元件的輸出信號通過光敏信號輸出線連接至控制電路板，該控制電路板與集熱器相連的傳動系統電性連接，以在對光敏元件的輸出信號進行邏輯計算后判斷太陽光入射方向是否偏離允許范圍之外時，對傳動系統進行輸出控制。本發明的主要思路是加工遮光板，形成平面錯位夾角，在遮光板兩側設置多對惰性光敏元件，通過輸出信號的邏輯判斷控制太陽能利用系統的傳動，形成太陽能跟蹤，在不改變遮光板高度和惰性光敏元件尺寸的情況下提高跟蹤精度。

所述光敏元件為惰性光敏元件。

光敏元件可以選擇光敏二極管、光敏電阻、感光片、光敏三極管等具有惰性的不同型號和種類的光感應器。光敏二極管等一些惰性感光元件在照射其表面的太陽光超過某個面積或者長度比率后，其輸出信號突變，在輻射強度增強、照射面積或者照射長度比率繼續增加的情況下，其輸出信號基本不變化；同理，受到遮光影響，只有遮光面積或者長度比率超過某一數值后其輸出信號變為極小值，其輸出信號具有類似開關的性質，本發明基于此特性而進行產品開發。利用某些光敏元件的輸出信號類似開關性質，測試單對光敏元件和無錯位遮光板的跟蹤精度，根據跟蹤要求，加工遮光板的錯位角不超過測試給出的跟蹤精度。

所述第二遮光板為一個。