太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的製作方法

2023-10-06 05:23:59 1

專利名稱：太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能發電裝置，尤其涉及一種太陽能發電裝置的追日 跟蹤裝置。
背景技術：
現有太陽能發電裝置中應用的太陽跟蹤裝置，根據跟蹤方式劃分主要有 兩種 一種是光電跟蹤裝置，另一種是時鐘跟蹤裝置。其中，光電跟蹤太陽 的裝置是採用光電傳感器直接控制電機轉動，進而帶動聚光鏡向著太陽的方 位進行移動，以獲得更多的太陽能量；這種裝置在沒有雲層的天氣條件下，
由於太陽輻照度較強，跟蹤效果比較好， 一旦遇到多雲天氣，就會造成跟蹤失
敗或停止跟蹤，因此這種控制方式受天氣條件的影響較大；另外，這種採用 這種跟蹤方式的裝置，大多都使用光敏電阻、矽光電池等光敏型傳感器件， 這些器件多數只能在較小的光照範圍內工作，而且線性度較差，反應遲鈍， 很難響應光線的變化，因此採集的數據波動很大，這類傳感器運行往往受光 線影響往復運行或振蕩，會造成能源的浪費和部件的額外磨損和跟蹤失敗， 不適用於大型、重載荷或跟蹤精度要求比較高的系統使用。時鐘跟蹤太陽的 裝置， 一般是根據太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每 分鐘應轉動的角度，從而確定出電機的轉速，使得太陽光接收器能夠根據太 陽移動位置而進行相應變動，從而獲得更多的太陽能量；其特點是電路結構 比較簡單，但是由於時鐘累積誤差不斷增加，計算精度會不斷降低，而且這 種跟蹤裝置一般為開環結構，無角度反饋值進行比較，因此跟蹤精度較低。
實用新型內容
本實用新型的主要目的在於克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種 太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中央控制器包括可編程控制器(PLC)以 及與該可編程控制器(PLC)連接的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感 器、GPS全球定位器和氣象傳感器；GPS全球定位器，可對太陽位置提供精度 很高地理經緯度和當地時間數據，使追日跟蹤裝置能夠確定即時的太陽位置；
5設有對跟蹤裝置實際運行角度反饋採用高解析度的角度編碼器進行檢測和調 整以及對跟蹤裝置對太陽的實際跟蹤誤差反饋採用光電傳感器進行指示的雙 閉環反饋結構，保證追蹤運行的精度；設有太陽直射傳感器作為運行依據， 當太陽直射傳感器檢測的太陽直射值小於追日跟蹤裝置的設定值時，中央控 制器即控制停止跟蹤運行；氣象傳感器可對追日跟蹤裝置運行進行保護，在
天氣惡劣的情況下，發出報警信號，使中央控制器控制追日跟蹤裝置暫停運
行；達到追日跟蹤精準度高，運行平穩可靠的功效。 本實用新型的目的是由以下技術方案實現的。
本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發電塔1和平 臺2，平臺2上設有太陽能聚光鏡21、太陽能集熱器22和太陽能熱量傳輸管 23;其特徵在於，所述太陽能發電塔l內設置中央控制器3，該中央控制器3 包括CPU模塊及與CPU模塊構成數據傳輸通道的光電傳感器4、太陽直射傳感 器5、角度傳感器、GPS全球定位器7和氣象傳感器8;所述太陽能發電平臺 2通過支撐梁9和導軌設置在太陽能發電塔1頂部，該支撐梁9設置在太陽能 發電塔1上部的外壁面，導軌固定在支撐梁9上且位於太陽能發電平臺2底 部，該太陽能發電平臺2上設置光電傳感器4、太陽直射傳感器5和氣象傳感 器8，太陽能發電平臺2的太陽能熱量傳輸管23之間設有多個中心連杆24; 所述角度傳感器包括方位角傳感器61和高度角傳感器62，該方位角傳感器 61固定在太陽能發電塔1頂部且與導軌連動，該高度角傳感器62設置在太陽 能發電平臺2太陽能熱量傳輸管23上。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中導軌為橫截面呈工字形的 環形導軌，其包括外導軌、內導軌103和驅動導軌104;該外導軌包括外靜導 軌101和外動導軌102，外靜導軌的下平面1011固定在支撐梁9遠離太陽能 發電塔1的一端，外靜導軌的上平面1012上固定多個滑輪支架1013，該滑輪 支架1013上設置滑輪1014，外動導軌102的下平面放置在多個滑輪1014上， 外動導軌102的上平面位於太陽能發電平臺2底部；該內導軌103通過多個 支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033而固定在太陽能發電塔1的頂部，多個 支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033是交錯設置，支撐滑輪座1031上設置支 撐滑輪1032，定位滑輪座1033上設置定位滑輪1034，內導軌103的下平面放置在多個支撐滑輪1032上，內導軌103的上平面位於太陽能發電平臺2底 部，多個定位滑輪1034與內導軌103的側面滑動接觸；該驅動導軌104通過 兩個以上的驅動電機1041驅動而帶動太陽能發電平臺2轉動，該驅動電機 1041通過電機支座1042固定在相鄰的兩個支撐梁9之間，驅動電機1041的 驅動軸上設有摩擦輪1043，該驅動導軌104的下平面放置在摩擦輪1043上， 驅動導軌104的上平面位於太陽能發電平臺2底部，且驅動電機1041與可編 程控制器(PLC)連接。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中方位角傳感器61和高度角 傳感器62為絕對值型角度編碼器；所述氣象傳感器8是風速氣象儀、雪深氣 象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和氣壓氣象儀中的一種或者多種。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中太陽能發電平臺2為桁架 體，氣象傳感器8設置在桁架體上，光電傳感器4和太陽直射傳感器5設置 在固定於太陽能發電平臺2上的太陽能熱量傳輸管23上。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中方位角傳感器61為絕對值 型角度編碼器，該編碼器通過支撐座611固定在太陽能發電塔1頂部，編碼 器的摩擦輪612與內導軌103摩擦連動。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中太陽能發電平臺2每相鄰 的兩個太陽能熱量傳輸管23之間設有多個中心連杆24，對應位置的中心連杆 24相互對接成一體；該中心連杆24與液壓缸11的推桿111連接，該液壓缸 11設有電磁閥且通過支座112固定在太陽能發電平臺2上。
前述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中驅動電機1041的輸入端連 接減速機，該減速電機連接變頻器。
前述中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉換模塊、角度轉換模塊、串口 通訊模塊、驅動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數據處理模塊，其設 有運算單元、比較單元和聯動控制單元；該模擬量轉換模塊包括光電模擬量 轉換模塊、太陽直射模擬量轉換模塊以及氣象模擬量轉換模塊；該驅動模塊 包括電機驅動模塊和液壓缸驅動模塊；該顯示單元與中央控制器的CPU模塊 的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳 感器(4)通過光電模擬量轉換模塊與CPU模塊的比較單元構成數據傳輸通道；所述太陽直射傳感器(5)通過太陽直射模擬量轉換模塊與CPU模塊的運算單 元構成數據傳輸通道；所述氣象傳感器連接(8)通過氣象模擬量轉換模塊與 CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所述GPS全球定位器(7)通過 串口通訊模塊與CPU模塊的運算單元構成數據傳輸通道；所述方位角傳感器
(61)和高度角傳感器(62)通過角度轉換模塊與CPU模塊的運算單元構成 數據傳輸通道；所述驅動電機(1041)連接的減速機變頻器的頻率設定端通 過電機驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所述液壓缸
(11)的電磁閥通過液壓缸驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳 輸通道。
本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的有益效果，本裝置跟蹤平 臺垂直於地面，且設置可靠的支承結構，使平臺重量保持於地面垂直的平面 內，比較適合系統負載較大的系統應用；本裝置是按照跟蹤太陽運動軌跡的 角度計算值進行運行，可以克服僅採用光電傳感器時跟蹤裝置隨太陽光線變 化引起的運行震蕩，使運行平穩可靠；本裝置使用角度傳感器對運行誤差進 行修正，同時使用光電傳感器對實際跟蹤誤差進行修正，兩套傳感器複合應 用，跟蹤精度高，能夠滿足聚光類太陽能發電系統對跟蹤的高準確性和高可 靠性的要求。


圖1為本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置立體結構示意圖。
圖2為本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置立體結構側視圖。 圖3為本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置平臺導軌結構示意圖。 圖4為圖3所示B部平臺內導軌結構示意圖。 圖5為圖3所示C部平臺外導軌部分結構放大示意圖。 圖6為本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置高度角控制結構示意圖。 圖7為本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置中央控制器方塊結構圖。 圖中主要標號說明l太陽能發電塔、2太陽能發電平臺、21太陽能聚光 鏡、22太陽能集熱器、23太陽能熱量傳輸管、24中心連杆、3中央控制器、 4光電傳感器、5太陽直射傳感器、61方位角傳感器、611方位角編碼器支撐 座、612方位角編碼器摩擦輪、62高度角傳感器、7為GPS全球定位器、8氣象傳感器、9支撐梁、IOI外靜導軌、1011外靜導軌的下平面、1012外靜導 軌的上平面、1013滑輪支架、1014滑輪、102外動導軌、103內導軌、1031 支撐滑輪座、1032支撐滑輪、1033定位滑輪座、1034定位滑輪、104驅動導 軌、1041驅動電機、1042電機支座、1043摩擦輪、ll液壓缸、111推桿、112 液壓缸支座。
具體實施方式
參閱圖1、圖2所示，本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的結構， 其包括太陽能發電塔1和平臺2，平臺2上設有太陽能聚光鏡21、太陽能集 熱器22和太陽能熱量傳輸管23;其改進之處在於，太陽能發電塔l內設置中 央控制器3，該中央控制器3包括CPU模塊及與CPU模塊構成數據傳輸通道的 光電傳感器4、太陽直射傳感器5、角度傳感器、GPS全球定位器7和氣象傳 感器8;所述太陽能發電平臺2通過支撐梁9和導軌設置在太陽能發電塔1頂 部，該支撐梁9設置在太陽能發電塔1上部的外壁面，導軌固定在支撐梁9 上且位於太陽能發電平臺2底部，該太陽能發電平臺2上設置光電傳感器4、 太陽直射傳感器5和氣象傳感器8，太陽能發電平臺2的太陽能熱量傳輸管 23之間設有多個中心連杆24;所述角度傳感器包括方位角傳感器61和高度 角傳感器62，該方位角傳感器61固定在太陽能發電塔1頂部且與導軌連動， 該高度角傳感器62設置在太陽能發電平臺2太陽能熱量傳輸管23上。
參閱圖3、圖4、圖5所示，本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置， 其中，導軌為橫截面呈工字形的環形導軌，其包括外導軌、內導軌103和驅 動導軌104;該外導軌包括外靜導軌101和外動導軌102，外靜導軌的下平面 1011固定在支撐梁9遠離太陽能發電塔1的一端，外靜導軌的上平面1012上 固定多個滑輪支架1013，該滑輪支架1013上設置滑輪1014，外動導軌102 的下平面放置在多個滑輪1014上，外動導軌102的上平面位於太陽能發電平 臺2底部；該內導軌103通過多個支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033而固 定在太陽能發電塔1的頂部，多個支撐滑輪座1031和定位滑輪座1033是交 錯設置，支撐滑輪座1031上設置支撐滑輪1032，定位滑輪座1033上設置定 位滑輪1034，內導軌103的下平面放置在多個支撐滑輪1032上，內導軌103 的上平面位於太陽能發電平臺2底部，多個定位滑輪1034與內導軌103的側面滑動接觸；該驅動導軌104通過兩個以上的驅動電機1041驅動而帶動太陽能發電平臺2轉動，該驅動電機1041通過電機支座1042固定在相鄰的兩個支撐梁9之間，驅動電機1041的驅動軸上設有摩擦輪1043，該驅動導軌104的下平面放置在摩擦輪1043上，驅動導軌104的上平面位於太陽能發電平臺2底部，且驅動電機1041與可編程控制器(PLC)連接；方位角傳感器61和高度角傳感器62為絕對值型角度編碼器；所述氣象傳感器8是風速氣象儀、雪深氣象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和氣壓氣象儀中的一種或者多種，如圖1所示；太陽能發電平臺2為桁架體，氣象傳感器8設置在桁架體上，光電傳感器4和太陽直射傳感器5設置在固定於太陽能發電平臺2上的太陽能熱量傳輸管23上，如圖1、圖2所示；方位角傳感器61為絕對值型角度編碼器，該編碼器通過支撐座611固定在太陽能發電塔1頂部，編碼器的摩擦輪612與內導軌103摩擦連動，如圖4所示。
參閱圖6所示，本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其太陽能發電平臺2每相鄰的兩個太陽能熱量傳輸管23之間設有多個中心連杆24，對應位置的中心連杆24相互對接成一體；該中心連杆24與液壓缸11的推桿lll連接，該液壓缸11設有電磁閥且通過支座112固定在太陽能發電平臺2上；太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中驅動電機1041的輸入端連接減速機(圖中未示)，該減速電機連接變頻器(圖中未示)。
參閱圖7所示，本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉換模塊、角度轉換模塊、串口通訊模塊、驅動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數據處理模塊，其設有運算單元、比較單元和聯動控制單元；該模擬量轉換模塊包括光電模擬量轉換模塊、太陽直射模擬量轉換模塊以及氣象模擬量轉換模塊；該驅動模塊包括電機驅動模塊和液壓缸驅動模塊；該顯示單元與中央控制器的CPU模塊的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳感器4通過光電模擬量轉換模塊與CPU模塊的比較單元構成數據傳輸通道；所述太陽直射傳感器5通過太陽直射模擬量轉換模塊與CPU模塊的運算單元構成數據傳輸通道；所述氣象傳感器連接8通過氣象模擬量轉換模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所述GPS全球定位器7通過串口通訊模塊與CPU模塊的
10運算單元構成數據傳輸通道；所述方位角傳感器61和高度角傳感器62通過角度轉換模塊與CPU模塊的運算單元構成數據傳輸通道；所述驅動電機1041連接的減速機變頻器的頻率設定端通過電機驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所述液壓缸11的電磁閥通過液壓缸驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道。
本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的使用，開機啟動後，中央控制器首先讀入由GPS全球定位器提供的關於太陽位置的時間和地理參數，並計算出太陽時角、太陽赤緯角，以及當天當地的日出、日落、日上中天、日照時間、最大高度角和當前太陽的高度角、方位角，在當前時間到達日沒時間值時，太陽能聚光鏡復位到平衡位置；在當前時間到達日沒時間但仍沒有到達日出時間時，本追日跟蹤裝置一直保持在平衡位置；如果在日出和日沒之間的曰照時間，中央控制器則根據GPS全球定位器提供的參數，按照太陽的地平坐標公式自動運算出當時的太陽位置，並在顯示屏上顯示；
與此同時中央控制器從安裝在平臺上的太陽直接輻射傳感器5讀入太陽
直接輻射值，並在顯示屏上顯示，中央控制器據此計算出追日跟蹤裝置獲得的太陽能量和發電量的理論值，並傳輸至上位發電控制裝置；
這時，追日跟蹤裝置進入兩維自動跟蹤狀態，在該狀態下，先控制太陽能聚光鏡迅速追蹤至當前太陽位置，之後通過太陽直接輻射儀採集太陽直射值，以判斷是否陰天，有雲或者其它遮蓋，如果採集到的太陽直射值小於本追日跟蹤裝置的設定值，則追日跟蹤裝置停止運行，當採集到的太陽直射值大於本追日跟蹤裝置的設定值，則控制本追日跟蹤裝置的按太陽運動軌跡的理論值運行，即每分鐘中央控制器都根據計算的太陽軌跡的角度變化，同步向控制平臺2進行垂直的高度位置轉動的液壓缸驅動模塊和控制平臺2進行水平方位轉動的
電機驅動模塊發送驅動信號，使本追日跟蹤裝置實現方位角、高度角兩個方向的角度和方向變化。
本追曰跟蹤裝置運行中絕對值型的方位角編碼器和高度角編碼器通過對平臺實際運行的角度進行實時檢測，中央控制器將計算得出的平臺實際運行角度的理論值與角度傳感器採集得到的方位和高度的實際角度值進行比較，再根據得到的相差的正負數值判斷，對控制平臺進行方位轉動的驅動電機或控制平臺進行高度轉動的液壓裝置的運行方向、運行時間和運行速度進行調整，以使安裝在平臺上的太陽能聚光鏡能夠更理想地對準太陽的位置，從而獲取最多的太陽能量；光電傳感器檢測太陽能聚光鏡與太陽位置的誤差並反饋中央控制器，追日跟蹤裝置一次運行結束後，中央控制器按照光電傳感器檢測值計算的太陽實際位置偏差值，並在下次運行中修正這些誤差；該追日跟蹤
裝置是每隔l分鐘左右循環一次。
本追日跟蹤裝置運行中中央控制器還可以隨時讀入氣象傳感器採集的氣象信號，並在顯示器進行顯示。本實用新型實施例設置的氣象傳感器為風速氣象儀、雪深氣象儀和雨量氣象儀，當讀入的雪深、雨量、風速信號超過追日跟蹤裝置的設定值時，中央控制器發出報警信號，同時中央控制器將控制追日跟蹤裝置停止跟蹤，並將太陽能聚光鏡運行至安全位置。
中央控制器連接一個設有觸摸操作功能的顯示器，操作界面能夠顯示出太陽二維運動軌跡數據，其中地平坐標系中顯示高度角和方位角計算值和本追日跟蹤裝置運行的實際值，赤道坐標系中顯示出赤諱和時角數據，同時顯示觀測地點的時差、真太陽時和跟蹤時間以及太陽基本觀測數據，如當天當地的日出、日落、日照時間和最大高度角的數據，顯示器還提供太陽的基本觀
測數據，氣象數據等；操作人員可以在顯示屏上直接手動操作追日跟蹤裝置，測試追日跟蹤裝置的運轉和處理出現的特殊情況；顯示屏還提供報警信息、報警履歷查詢、實時曲線、數據報表等與追日跟蹤裝置運行情況有關的所有數據。本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的工作原理
1、 本裝置採用GPS (全球定位器)提供太陽當地時間的精確地理經緯位置，中央控制器則根據GPS提供的地理、時間參數確定即時太陽位置，可以保證追日跟蹤裝置定位和跟蹤運行的高準確性和高可靠性。GPS (全球定位器)提供的參數通過串口通訊模塊輸送至CPU模塊的運算單元中。 一
2、 本裝置的追日跟蹤是通過調整太陽能發電平臺的移動位置，帶動安裝在平臺上的太陽能聚光鏡能夠更理想地對準太陽的位置，從而獲取最多的太陽能量；平臺水平方向轉動是通過驅動電機摩擦驅動導軌實現的，驅動電機的轉速是由減速電機連接的變頻器控制完成，由此控制平臺的轉速，太陽能聚光鏡是呈陣列式位於平臺上，因此由對稱設置的兩臺減速電機同時帶動驅動電機運轉，進而帶動平臺隨著驅動導軌的運動進行水平方位的移動，平臺水平移動的方位是通過設置在內導軌的方位角編碼器控制而完成，內導軌與編碼器輪摩擦連接，當內導軌移動時，帶動摩擦輪轉動，同時使編碼器轉動並發出信號傳至中央控制器；平臺垂直方向的高度角移動是由液壓裝置(液壓缸)的推桿帶動中心連杆而實現，由於設置在平臺太陽能熱量傳輸管上的多個相互對應的中心連杆對接後，使陣列式的太陽能聚光鏡可以通過中心連杆的動作而調整位置，中心連杆的動作是通過液壓油缸推桿的推動而實現，中心連杆運行的啟停和運行的方向由連接在中央控制器與液壓油缸之間的電磁閥進行控制；平臺水平方向和垂直方向的實際運行角度是通過絕對值型方位角編碼器和高度角編碼器進行實時監測和定位，該絕對值型角度編碼器對運行位置具有停電記憶功能，重新上電時無需尋找初始點，可以保證運行的實時性和平穩性；方位角傳感器61和高度角傳感器62檢測的數據通過角度轉換模塊輸送至CPU模塊的運算單元，同時運算單元根據太陽的地平坐標公式自動計算太陽方位角和高度角，並對液壓缸驅動模塊和電機驅動模塊發出平臺實際運行的參數。當方位角和高度角傳感器檢測的實時數據與運算單元計算值一致時平臺停止運行。光電傳感器檢測的是平臺跟蹤太陽的實際誤差，其數據通過光電傳模擬轉換模塊傳送到比較單元，並在下一次運行中，由運算單元在計算高度角或者方位角的數值時對該誤差進行補償。
3、 本裝置安裝的光電傳感器可以指示跟蹤實際誤差，誤差值通過光電模擬量轉換模塊通道傳至中央控制器中的CPU模塊比較單元，然後中央控制器據此在下次運行中進行調整，從而消除因計算、機械運行等因素引起的即時誤差和累積誤差。
4、 本裝置安裝的太陽直射傳感器，可以採集太陽直接輻射值，並將該信息通過太陽直射模擬量轉換模塊通道上傳至中央控制器的運算單元，中央控制器據此計算和指示出本裝置獲得的太陽能量理論值，當該太陽能量理論值小於設定的太陽直接輻射最小值時，即停止運行。
5、 本裝置安裝氣象傳感器，該氣象傳感器採集的氣象數據通過氣象模擬量轉換模塊通道上傳至中央控制器的聯動控制單元，並實時顯示，當該氣象數據超過設定的最大氣象值時，說明出現極端惡劣天氣，即停止跟蹤運行，並將聚光鏡運行到平衡位置。
6、 本裝置的中央控制器主體為可編程序控制器(PLC)，該可編程序控
制器(PLC)可以通過輸入通道讀入所有信號和數據，並由輸出通道進行控制；中央控制器通過通訊接口與GPS全球定位器作時鐘同步，且根據太陽的地平坐
標公式自動計算太陽當時位置的方位角和高度角。
7、 本裝置中央控制器CPU模塊連接有顯示單元，該顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器，可以顯示實時狀態、參數、報警信息和圖表，同時可供操作者進行手動操作。
本實用新型中中央控制器涉及的CPU模塊、模擬量轉換模塊、角度轉換模塊、串口通訊模塊、驅動模塊和顯示單元，以及光電傳感器、太陽直射傳感器、角度編碼器、GPS全球定位器、氣象傳感器、減速機和變頻器均為市售產品；本實用新型實施例中未進行說明的內容為現有技術。
本實用新型太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置的優點其中央控制器包括可編程控制器(PLC)以及與該可編程控制器(PLC)連接的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感器、GPS全球定位器和氣象傳感器；GPS全球定位器，可對太陽位置提供精度很高地理經緯度和當地時間數據，使追日跟蹤裝置能夠確定即時的太陽位置；設有對跟蹤裝置實際運行角度反饋採用高解析度的角度編碼器進行檢測和調整以及對跟蹤裝置對太陽的實際跟蹤誤差反饋採用光電傳感器進行指示的雙閉環反饋結構，保證追蹤運行的精度；設有太陽直射傳感器作為運行依據，當太陽直射傳感器檢測的太陽直射值小於追日跟蹤裝置的設定值時，中央控制器即控制停止跟蹤運行；氣象傳感器可對追日跟蹤裝置運行進行保護，在天氣惡劣的情況下，發出報警信號，使中央控制器控制追日跟蹤裝置暫停運行；具有追日跟蹤精準度高，運行平穩可靠的功效。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
1權利要求1、一種太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發電塔(1)和平臺(2)，平臺(2)上設有太陽能聚光鏡(21)、太陽能集熱器(22)和太陽能熱量傳輸管(23)；其特徵在於，所述太陽能發電塔(1)內設置中央控制器(3)，該中央控制器(3)包括CPU模塊及與CPU模塊構成數據傳輸通道的光電傳感器(4)、太陽直射傳感器(5)、角度傳感器、GPS全球定位器(7)和氣象傳感器(8)；所述太陽能發電平臺(2)通過支撐梁(9)和導軌設置在太陽能發電塔(1)頂部，該支撐梁(9)設置在太陽能發電塔(1)上部的外壁面，導軌固定在支撐梁(9)上且位於太陽能發電平臺(2)底部，該太陽能發電平臺(2)上設置光電傳感器(4)、太陽直射傳感器(5)和氣象傳感器(8)，太陽能發電平臺(2)的太陽能熱量傳輸管(23)之間設有多個中心連杆24；所述角度傳感器包括方位角傳感器(61)和高度角傳感器(62)，該方位角傳感器(61)固定在太陽能發電塔(1)頂部且與導軌連動，該高度角傳感器(62)設置在太陽能發電平臺(2)太陽能熱量傳輸管(23)上。
2、 根據權利要求1所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵在於， 所述導軌為橫截面呈工字形的環形導軌，其包括外導軌、內導軌(103)和驅 動導軌(104);該外導軌包括外靜導軌(101)和外動導軌(102)，外靜導軌 的下平面(1011)固定在支撐梁(9)遠離太陽能發電塔(1)的一端，外靜 導軌的上平面(1012)上固定多個滑輪支架(1013)，該滑輪支架(1013)上 設置滑輪(1014)，外動導軌(102)的下平面放置在多個滑輪(1014)上， 外動導軌(102)的上平面位於太陽能發電平臺(2)底部；該內導軌(103) 通過多個支撐滑輪座(1031)和定位滑輪座(1033)而固定在太陽能發電塔(1)的頂部，多個支撐滑輪座(1031)和定位滑輪座(1033)是交錯設置， 支撐滑輪座(1031)上設置支撐滑輪(1032)，定位滑輪座(1033)上設置定 位滑輪(1034)，內導軌(103)的下平面放置在多個支撐滑輪(1032)上， 內導軌(103)的上平面位於太陽能發電平臺(2)底部，多個定位滑輪(1034) 與內導軌(103)的側面滑動接觸；該驅動導軌(104)通過兩個以上的驅動 電機(1041)驅動而帶動太陽能發電平臺(2)轉動，該驅動電機(1041)通 過電機支座(1042)固定在相鄰的兩個支撐梁(9)之間，驅動電機(1041)的驅動軸上設有摩擦輪(1043)，該驅動導軌(104)的下平面放置在摩擦輪 (1043)上，驅動導軌(104)的上平面位於太陽能發電平臺(2)底部，且 驅動電機(1041)與可編程控制器(PLC)連接。
3、 根據權利要求1所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵在於， 所述方位角傳感器(61)和高度角傳感器(62)為絕對值型角度編碼器；所 述氣象傳感器(8)是風速氣象儀、雪深氣象儀、雨量氣象儀、溫度氣象儀和 氣壓氣象儀中的一種或者多種。
4、 根據權利要求1或3所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵 在於，所述太陽能發電平臺(2)為桁架體，氣象傳感器(8)設置在桁架體 上，光電傳感器(4)和太陽直射傳感器(5)設置在固定於太陽能發電平臺(2)的太陽能熱量傳輸管(23)上。
5、 根據權利要求1或3所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵 在於，所述方位角傳感器(61)為絕對值型角度編碼器，該編碼器通過支撐 座(611)固定在太陽能發電塔(1)頂部，編碼器的摩擦輪(612)與內導軌(103)摩擦連動。
6、 根據權利要求1所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵在於， 所述太陽能發電平臺(2)每相鄰的兩個太陽能熱量傳輸管(23)之間設有多 個中心連杆24，對應位置的中心連杆24相互對接成一體；該中心連杆(24) 與液壓缸(11)的推桿(111)連接，該液壓缸(11)設有電磁閥且通過支座(112)固定在太陽能發電平臺(2)上。
7、 根據權利要求1所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，其特徵在於， 所述驅動電機(1041)的輸入端連接減速機，該減速電機連接變頻器。
8、 根據權利要求1至7中之一所述的太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置， 其特徵在於，所述中央控制器包括CPU模塊、模擬量轉換模塊、角度轉換模 塊、串口通訊模塊、驅動模塊以及一個顯示單元；該CPU模塊為數據處理模 塊，其設有運算單元、比較單元和聯動控制單元；該模擬量轉換模塊包括光 電模擬量轉換模塊、太陽直射模擬量轉換模塊以及氣象模擬量轉換模塊；該 驅動模塊包括電機驅動模塊和液壓缸驅動模塊；該顯示單元與中央控制器的 CPU模塊的通訊接口連接，顯示單元是具有直接觸摸操作功能的顯示器；所述光電傳感器(4)通過光電模擬量轉換模塊與CPU模塊的比較單元構成數據傳輸通道；所述太陽直射傳感器(5)通過太陽直射模擬量轉換模塊與CPU模塊 的運算單元構成數據傳輸通道；所述氣象傳感器連接(8)通過氣象模擬量轉 換模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所述GPS全球定位器 (7)通過串口通訊模塊與CPU模塊的運算單元構成數據傳輸通道；所述方位 角傳感器(61)和高度角傳感器(62)通過角度轉換模塊與CPU模塊的運算 單元構成數據傳輸通道；所述驅動電機(1041)連接的減速機變頻器的頻率 設定端通過電機驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構成數據傳輸通道；所 述液壓缸(11)的電磁閥通過液壓缸驅動模塊與CPU模塊的聯動控制單元構 成數據傳輸通道。
專利摘要太陽能發電裝置的追日跟蹤裝置，包括太陽能發電塔和平臺，平臺設太陽能聚光鏡、太陽能集熱器和太陽能熱量傳輸管；太陽能發電塔內設的中央控制器包括CPU模塊及與CPU模塊構成數據傳輸通道的光電傳感器、太陽直射傳感器、角度傳感器、GPS和氣象傳感器；太陽能發電平臺通過支撐梁和導軌設在太陽能發電塔頂部，支撐梁設在太陽能發電塔上部外壁面，導軌固定在支撐梁上且位於太陽能發電平臺底部，太陽能發電平臺設光電傳感器、太陽直射傳感器和氣象傳感器，太陽能熱量傳輸管間設中心連杆，角度傳感器包括方位角和高度角傳感器，方位角傳感器設在太陽能發電塔頂部且與導軌連動，高度角傳感器設在太陽能熱量傳輸管上；追日跟蹤精準度高，運行平穩可靠。
文檔編號H02N6/00GK201263130SQ20082014165
公開日2009年6月24日 申請日期2008年8月18日 優先權日2008年8月18日
發明者鈞 陸 申請人:彩熙太陽能環保技術(天津)有限公司