[發明專利]一種集熱式太陽光自動跟蹤系統及使用方法

在審

• 申請號: 201710981776.X
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107544560A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 巨東英;張萬山;王軍生;張興虎
• 申請（專利權）人: 鞍鋼未來鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

1.一種集熱式太陽光自動跟蹤系統，其特征在于，包括聚光鏡、熱電偶、支撐桿、連接器件、支撐板、高位角馬達、支撐桿、聯結器、聯結板、方位角馬達、支架；

熱電偶通過支撐桿設置在聚光鏡的焦點處；聚光鏡、連接器件、支撐板、高位角馬達依次連接，支撐板與其下方的支撐桿固定連接，支撐桿底端通過聯結器與聯結板相連接，聯結板的正下方設置有方位角馬達，聯結板固定在支架上面。

2.根據權利要求1所述的一種集熱式太陽光自動跟蹤系統，其特征在于，還包括兩個A/D轉換器、電腦、數據采集單元；兩個A/D轉換器分別與高位角馬達、方位角馬達相連接，兩個A/D轉換器均與電腦相連接，熱電偶通過數據采集單元與電腦相連接。

3.根據權利要求1所述的一種集熱式太陽光自動跟蹤系統，其特征在于，所述聚光鏡為半球殼體或半橢球殼體。

4.根據權利要求1所述的一種集熱式太陽光自動跟蹤系統，其特征在于，所述聚光鏡材質為具有高反射率的金屬薄板。

5.根據權利要求1所述的一種集熱式太陽光自動跟蹤系統，其特征在于，所述聚光鏡的焦距大于1米，由若干菲涅爾光鏡組合形成，通過聚光鏡聚焦后的光斑直徑為20～60mm。

6.一種根據權利要求1-5任意一項所述的集熱式太陽光自動跟蹤系統的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)隨著地球與太陽的相互位置的變化，高位角馬達和方位角馬達的轉動實現高位角和方位角的調整，保證聚光鏡中心軸線始終指向太陽中點，即聚光鏡的聚光焦點隨時跟蹤太陽的中點，通過熱電偶測量聚光鏡的中心軸線是否偏離太陽的中點；當聚光鏡中心軸線偏離太陽中點時，熱電偶的溫度會發生變化，調整高位角馬達和方位角馬達的轉角使得熱電偶始終處于聚光鏡的聚光焦點上；

2)根據太陽赤道角度的計算方法計算集熱式太陽光自動跟蹤系統所在位置，決定經緯度和初始的高位角和方位角；

熱電偶測量聚光焦點處的溫度，該溫度與聚光焦點處的溫度規律相比得到的偏差，由偏差值反饋控制系統，控制系統控制高位角馬達和方位角馬達的轉動，跟蹤太陽的方位；當出現瞬間性多云現象，在控制補償時間間隔內溫度變化規律將不能實現聚光焦點再現溫度規律，此時按照太陽赤道角度的計算方法的計算公式控制高位角馬達和方位角馬達的轉動控制；當太陽光的光照度恢復良好狀態后，再度轉換為聚熱太陽跟蹤控制方式。

7.根據權利要求5所述的一種集熱式太陽光自動跟蹤系統的使用方法，其特征在于，所述的太陽赤道角度的計算方法，包括太陽赤道角度計算、均時差計算、時間角計算、高位角的計算、方位角的計算，具體為：

太陽赤道角度δ計算：

δ＝0.33281-22.984cos(ωJ)-0.34990cos(2ωJ)-0.13980cos(3ωJ)+3.7872sin(ωJ)+0.03250sin(2ωJ)+0.07187sin(3ωJ) (1)

式(1)中：平年：ω＝2π/365；閏年：ω＝2π/366；J＝從元旦開始通算的天數+0.5；δ的單位：度；

均時差e計算：

e＝0.0072cos(ωJ)-0.0528cos(2ωJ)-0.0012cos(3ωJ)-0.1229sin(ωJ)-0.1565sin(2ωJ)-0.0041sin(3ωJ)(2)

式(2)中：e的單位：小時；

時間角t計算：

t＝15(Ts+(σ-135)/15+e)–180(3)

式(3)中：t的單位：度；Ts：標準時間；σ：東經；北緯；

高位角θ1的計算：

式(4)中：θ1的單位：度；

方位角θ2的計算：

sinθ2＝cos(δ)sin(t)/cos(h)(5)

式(5)中，h是太陽高度角；

θ2＝atan2(sinθ2,cosθ2)+π(7)。