[发明专利]一种太阳能聚焦追日装置及太阳位置监测方法

说明书

本发明公开了一种太阳能聚焦追日装置及太阳位置监测方法，包括测量系统、控制系统和旋转运动系统，测量系统包括光学组件、光电转换阵列、散热装置以及测量装置基座；旋转运动系统包括U型支架、舵机支架、第一伺服电机、第二伺服电机和底座；U型支架用以支撑测量系统，舵机支架用以支撑U型支架和第二伺服电机；第一伺服电机通过竖直转动轴与U型支架连接，用以控制舵机支架以上部件水平旋转；第二伺服电机用以控制U型支架以上部件垂直旋转；第一伺服电机和控制器设置于底座内。控制系统接收测量系统的电信号，输出控制信号给伺服电机，以控制伺服电机的转动。本发明的装置结构简单、经济成本低、实用性强。可以自动跟踪太阳位置，灵敏度高，对太阳能的利用率高。

技术领域

本发明涉及分析及测量控制装置，特别是涉及一种太阳能聚焦追日装置及太阳位置监测方法。

背景技术

在太阳能发电领域，为了达到最好的发电效果，通常需要安装太阳跟踪系统，保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板，提高太阳能光伏组件的发电效率。

定日装置是塔式太阳能热发电系统中关键部件，以保证太阳能硅电池板尽可能垂直与阳光入射方向，达到最佳的发电效率。目前成熟的追踪太阳位置的装置有以下几种：时钟式太阳跟踪装置：此装置是一种被动式装置有单轴和双轴两种类型系统根据时间将方位角和仰俯角分为几等份在固定时间段内通过控制器驱动电机按固定的角度旋转进而跟踪太阳。最大功率跟踪装置：此方法以动态平衡追踪太阳能系统的最大功率，将太阳能板产生的电能转换成电容器形态的电能进行最大功率演算。光电式跟踪装置：此类装置使用光敏传感器如硅光电管。硅光电管要靠近遮光板安装调整遮光板的位置使遮光板对准太阳硅光电池处于阴影区。

但这些方式都是被动式太阳跟踪方式，只能被动地接收太阳辐射作为驱动基础。灵敏度不高，不能高效地利用太阳能最大功率。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，提供一种太阳能聚焦追日装置及太阳位置监测方法。

技术方案：一种太阳能聚焦追日装置，该装置包括：

测量系统，包括光学组件、光电转换阵列、散热装置以及测量装置基座；所述光学组件包括凸透镜以及用于固定凸透镜的透镜基座；所述光电转换阵列包括若干光电转换单元，且所述光电转换阵列安装在所述散热装置上；各光电转换单元之间填充隔热材料，所述光电转换单元包括光热转换单元以及设置于光热转换单元底部凹槽的传感器；在所述散热装置安装光电转换单元的几何位置中心设有通孔，所述透镜基座与测量装置基座固定连接；所述光电转换阵列与所述凸透镜同轴，且位于透镜基座和测量装置基座之间的凸透镜的一倍焦距处；

控制系统，包括控制器，所述控制器接收所述传感器的电信号，输出控制信号给伺服电机，以控制伺服电机的转动；以及

旋转运动系统，包括U型支架、舵机支架、第一伺服电机、第二伺服电机以及底座；所述U型支架用以支撑测量系统，所述舵机支架用以支撑U型支架和第二伺服电机；所述第一伺服电机通过竖直转动轴与U型支架连接，用以控制舵机支架以上部件水平旋转；所述第二伺服电机用以控制U型支架以上部件垂直旋转；所述第一伺服电机和控制器设置于底座内。

进一步的，所述光电转换单元的空间位置分布为正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北和中央九个方向；其中，正东、正南、正西和正北方向的传感器数量均相同，且呈直线排列；东南、西南、西北和东北方向的传感器数量均相同，且排布形状为等腰直角三角形，且两个直角边分别与相邻两个正方向的传感器并行排列；所述直角边上光电转换单元的数量与正方向上的传感器数量相同；且中央传感器有一个，位于装置的中心位置。

其中，所述传感器与散热装置之间的空间敷设隔热材料，所述散热装置安装光电转换单元的一面未被光电转换单元覆盖的位置敷设隔热材料。

其中，所述光热转换单元为圆柱形铜板，所述传感器为薄膜式热电阻，该薄膜式热电阻粘贴在圆柱形铜板底部的凹槽内。