一種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備和系統的製作方法
2023-05-20 02:11:51
專利名稱：一種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能集熱控制技術領域，更具體地說，涉及一種槽式太陽能集熱跟足示驅動設備和系統。
背景技術：
太陽能是太陽發出的輻射能量，一般加熱及發電領域使用，太陽能將所述輻射能量聚合，並配以集熱裝置產生高溫直接加熱，或以熱能轉化為機械能的形式帶動汽輪機發電。為了使集熱效率提高，必須讓集熱裝置始終正對太陽照射方向，槽式太陽能集熱器的反射鏡截面為拋物線形，一般採用液壓傳動方式或機械傳動方式提供反射鏡轉動跟蹤動能。然而所述液壓傳動方式多為傳統的閥控液壓缸系統，需要通過調整溢流閥保證油路壓カ在所需要的數值，調整過程中需針對溢流閥耗費大量電能，而上述機械傳動方式則傳動機跟蹤精度不聞。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種槽式太陽能集熱器跟蹤驅動設備和系統，以實現在進行槽式太陽能集熱器液壓控制轉動時，減少能耗並保證精確度的技術效果。ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發出的動作指令吋，驅動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉臂轉動角度；所述第一吸油単向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油単向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮；所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉臂的兩端。優選地所述控制器包括集成脈寬調製PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用於變頻控制方式驅動電機。所述控制器固定在所述驅動設備的油箱上。所述控制器還包括總線通信模塊。ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動系統，包括上述槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備、槽式太陽能集熱器、支架、轉臂、光照強度傳感器和角位移傳感器，其中所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設置配重和轉臂；光照強度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉臂上。從上述的技術方案可以看出，本發明實施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅動設備通過控制器根據動作指令進行電機轉速調節及轉臂轉動預設角度，所述動作指令可根據光照強度、根據當地經緯度和時間等環境元素結合計算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎上，採用無閥液壓控制方式實現液壓缸控制轉臂轉動所述預設角度，不僅節省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統的淨輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉動角度。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備結構示意圖；圖2為本發明又一實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備控制器結構示意圖；圖3為本發明又一實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動系統結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例公開了ー種槽式太陽能集熱器跟蹤驅動設備和系統，以實現在進行槽式太陽能集熱器液壓控制轉動時，減少能耗並保證精確度的技術效果。圖I示出了ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備，包括控制器I、伺服電機2、雙向齒輪泵3、第一吸油單向閥4、第二吸油單向閥5、第一雙向液壓鎖6和第二雙向液壓鎖7，其中所述伺服電機2在接收到控制器I發出的動作指令吋，驅動所述雙向齒輪泵3得電吸油，所述動作指令根據光照強度得出，所述動作指令包含電機轉速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉臂轉動角度；所述動作指令根據光照強度得出，所述光照強度可通過光照強度傳感器實現採集，所述控制器中可設定光照強度閾值，若當前的光照強度達到該閾值，所述控制器啟動驅動電機轉動；所述轉臂轉動的角度可根據與當前光照強度的映射關係，並結合所述槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備所在經緯度及動作指令發出的時間進行匹配及調節；以及，根據液壓缸的伸縮量、雙向液壓鎖的排量和液壓缸的容積計算出伺服電機的轉速，且可在角位移傳感器採集到轉臂角位移的情況下進行閉環控制，確保調節精確度。所述第一吸油單向閥4打開且所述第一雙向液壓鎖6運行，第一液壓缸8伸出；所述第二吸油單向閥5打開且所述第二雙向液壓鎖7運行，第二液壓缸9回縮；所述第一液壓缸8和第二液壓缸9分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉臂的兩端。
上述設備中未使用溢流閥及閥控設備而採用控制器的精確控制，實現了槽式太陽能集熱器根據光照強度進行液壓控制，達到集熱器以較小的能源消耗、較高的跟蹤精度驅動集熱裝置獲得高的熱轉換效率。避免了閥控液壓方式溢流節流的能量損失，並克服了機械式液壓方式控制精確度低的問題。圖2示出了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備控制器結構，所述控制器可採用集成脈寬調製PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用於變頻控制方式驅動電機，圖中示出了可實現的ー種結構，包括交直變換單元10、總線通訊模塊11、模數轉換單元12、PWM模塊13、驅動模塊14和主控模塊15，其中交直變換單元10將交流電整形為直流電，一部分通過驅動模塊14用於電機驅動， 另一部分用於主控模塊15供電。主控模塊15可以選擇內部集成CAN控制器、PWM模塊13、 模數轉換單元12等功能的專用16位單片機或者DSP晶片，並不局限；其中，所述PWM模塊用於以變頻控制方式驅動電機，該種驅動方式可實現低能耗高精確度的技術效果。所述驅動模塊14用於驅動電機動作，所述主控模塊15用於將採集的光照強度數據進行計算。所述總線通信模塊11，有利於大規模太陽能集熱器跟蹤驅動系統的集中控制。圖3示出了ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動系統，包括圖I圖示及其對ー個說明中的槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備16 (該設備的功能及結構不再贅述)、槽式太陽能集熱器
17、支架18、轉臂19、光照強度傳感器20和角位移傳感器21，其中所述槽式太陽能集熱器17的集熱管22與槽式反射鏡23固定在所述支架18上， 所述支架18上設置配重24和轉臂19 ；光照強度傳感器16安裝在所述支架14上，所述角位移傳感器21安裝在所述轉臂 15上。需要說明的是角位移傳感器20、光照強度傳感器20和伺服電機2分別與控制器 I之間電氣連接；所述控制器I固定在所述驅動設備的油箱25上。所述槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備12驅動兩個液壓缸交替伸縮，所述兩個液壓缸分別連接在所述轉臂15的兩端，所述轉臂19通過花鍵與所述槽式太陽能集熱器17連接;轉臂19帶動槽式太陽能集熱器17沿東西方向旋轉，當控制器I日照強度達到所述驅動系統的啟動條件時，控制器結合經緯度、光強等環境因素綜合計算轉臂需轉過角位移時，伺服電機2工作，帶動所述雙向液壓鎖驅動液壓缸使轉臂15旋轉預設角度；所述配重19，使跟蹤驅動系統的重心集中在轉軸上，也降低了系統的能源消耗。光照強度傳感器20按設定時間間隔採集當前時間的光照強度，如果光照強度小於設定的閾值，則控制器控制電機停止工作。例如，當夜晚或陰雨天無光照時，所述跟蹤驅動設備不進行跟蹤，而需等待第二天某時刻再次進行跟蹤，從而避免消耗能源而不產生集熱效應。所述角位移傳感器21採集當前轉臂角位置，如果未達到或超出應轉角度誤差範圍，則控制器I控制所述伺服電機2繼續旋轉直至達到預設角度。本系統中採用了直接驅動無閥液壓的跟蹤驅動設備，不但使跟蹤精度大大提高，而且使跟蹤驅動系統消耗的能源也大大減少，即能源淨輸出能量得到提高。綜上所述本發明實施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅動設備通過控制器根據動作指令進行電機轉速調節及轉臂轉動預設角度，所述動作指令可根據光照強度、根據當地經緯度和時間等環境元素結合計算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎上，採用無閥液壓控制方式實現液壓缸控制轉臂轉動所述預設角度，不僅節省了控制閥門所耗能量， 從而提高了太陽能集熱系統的淨輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉動角度。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明實施例的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此， 本發明實施例將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備，其特徵在於，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發出的動作指令吋，驅動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉臂轉動角度；所述第一吸油単向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油単向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮；所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉臂的兩端。
2.如權利要求I所述的驅動設備，其特徵在於，所述控制器包括集成脈寬調製PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用於變頻控制方式驅動電機。
3.如權利要求I所述的驅動設備，其特徵在於，所述控制器固定在所述驅動設備的油箱上。
4.如權利要求I所述的驅動設備，其特徵在於，所述控制器還包括總線通信模塊。
5.ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅動系統，其特徵在於，包括權利要求I中的槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備、槽式太陽能集熱器、支架、轉臂、光照強度傳感器和角位移傳感器，其中所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設置配重和轉臂；光照強度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉臂上。
6.如權利要求書5所述的驅動系統，其特徵在於，包括所述控制器包括集成脈寬調製 PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用於以變頻控制方式驅動電機。
7.如權利要求書5所述的驅動系統，其特徵在於，包括所述控制器固定在所述驅動設備的油箱上。
8.如權利要求書5所述的驅動系統，其特徵在於，所述控制器還包括總線通信模塊。
全文摘要
本發明實施例公開了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅動設備，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發出的動作指令時，驅動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉臂轉動角度；所述第一吸油單向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油單向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮。本發明實施例不僅節省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統的淨輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉動角度。
文檔編號F24J2/38GK102607202SQ20121010377
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者劉宇輝, 宋景平, 王強, 陸金波 申請人:中國航天科技集團公司烽火機械廠