專利名稱：一種雙自由度追光式太陽能聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種雙自由度追光式太陽能聚光器。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油、天然氣等非可再生能源的不斷消耗，人類在使用能源的過程中更加注重能源效率問題，節(jié)能減排已成為各國政府面臨的重要問題，中國也不例外。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中已明確提出要大力開展可再生能源低成本規(guī)?；_發(fā)利用和間歇式電源并網(wǎng)及輸配技術(shù)。采用分布式發(fā)電技術(shù)，充分利用清潔、可再生能源，是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要挙措。目前，傳統(tǒng)的太陽能裝置主要采用固定式安裝實現(xiàn)能量收集。由于太陽在不同季節(jié)，不同時間所處的位置不同，固定式安裝的產(chǎn)品暴露了ー個最大的缺點不能實時的根據(jù)太陽位置變化調(diào)整太陽能裝置的姿態(tài)。這ー缺點直接導(dǎo)致采用固定式安裝的產(chǎn)品太陽能利 用率低下。由于不能高效的采集、利用太陽能，導(dǎo)致這種裝置的長遠(yuǎn)投資成本太大，性價比較低。對于聚光器而言，當(dāng)前世界上正在使用和進(jìn)ー步研發(fā)的太陽能聚光技術(shù)包括反射式和折射式兩種。聚光方式又包括點聚焦和線聚焦兩種。點聚焦聚焦倍率高，可以達(dá)到數(shù)千倍，但是聚焦面積比較小，適合于太陽高溫?zé)犭娤到y(tǒng)。線聚焦聚焦倍率比較低，一般為數(shù)倍到十幾倍，但聚焦面積比較大，對太陽指向跟蹤精度要求比較低，適合于光伏太陽電池陣系統(tǒng)。針對光熱利用，主要的技術(shù)難點在于如何高效率的集熱。然而，對于具有聚光器的太陽能系統(tǒng)而言，如若采取固定式的太陽能支架形式，當(dāng)太陽位置發(fā)生變化時，聚光器勢必會阻礙陽光對太陽能板的照射，從而降低了太陽能利用率。光學(xué)傳感器在原有光學(xué)傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，合理運用了四象限光學(xué)探測技術(shù)，使其靈敏度極大的提高。因此，光學(xué)傳感器的應(yīng)用將使自動追光式太陽能聚光器的追光精度得到顯著提高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型對以上聚光器的缺點進(jìn)行了改進(jìn)，對優(yōu)點進(jìn)行了完善，提供了ー種雙自由度追光式太陽能聚光器。本實用新型的優(yōu)點是應(yīng)用光學(xué)傳感器，并具有自動升降和旋轉(zhuǎn)功能，使聚光器在不同季節(jié)、時間維持太陽入射角不變，提高了陽光的利用率。本套裝置運行原理是光學(xué)傳感器獲得太陽光線與光強的信號，并將該信號送至電氣控制裝置，電氣控制裝置運用一系列算法得出太陽方位信息，控制活動支撐底座和復(fù)合式主軸內(nèi)的執(zhí)行部件，兩個執(zhí)行部件內(nèi)的步進(jìn)電機分別通過滾珠絲杠和復(fù)合式主軸改變浮動支架的位姿，從而完成聚光器追光動作為解決以上問題，本實用新型的設(shè)計方案如下本實用新型由活動支撐底座，升降桿，復(fù)合式主軸，浮動支架，聚光器，太陽能電池板，光學(xué)傳感器，電氣控制裝置，執(zhí)行部件，遠(yuǎn)端固定支架十部分組成。其中，升降桿下端與活動支撐底座連接，上端與復(fù)合式主軸近端非轉(zhuǎn)動部分相連。復(fù)合式主軸轉(zhuǎn)動部分與浮動支架連接，并且保證彼此相對位置固定。光學(xué)傳感器固定在復(fù)合式主軸下端。聚光器、太陽能電池板以及電氣控制裝置固定在浮動支架上。執(zhí)行部件固定在復(fù)合式主軸和活動支撐底座內(nèi)。復(fù)合式主軸遠(yuǎn)端非轉(zhuǎn)動部分與遠(yuǎn)端固定支架連接。光學(xué)傳感器將接收到的信號輸送至電氣控制裝置，電氣控制裝置控制活動支撐底座和復(fù)合式主軸內(nèi)的執(zhí)行部件做定向轉(zhuǎn)動，完成升降桿在豎直方向的運動及復(fù)合式主軸的旋轉(zhuǎn)運動，以達(dá)到自動追光的目的。本實用新型框架結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，電路簡單實用、能耗小，機械設(shè)備工作可靠，原理可行，易于維護(hù)，設(shè)計新穎。本實用新型與固定式安裝無聚光器相比有兩大優(yōu)點。ー是應(yīng)用光學(xué)傳感器，使聚光器具有了追光功能。ニ是活動支撐底座和復(fù)合式主軸獨立運作，具體表現(xiàn)為復(fù)合式主軸及垂直升降桿分別完成各自的運動。由于系統(tǒng)能夠進(jìn)行垂直方向的運動，解決了聚光板必須延伸至太陽能電池板后面才能保證全年同質(zhì)光照的弊端，使整套裝置更為緊湊，同時增加了太陽入射角調(diào)節(jié)幅度，使系統(tǒng)更好的完成追光功能。

圖I是裝置整體示意圖。圖中I是活動支撐底座，2是升降桿，3是復(fù)合式主軸，4·是浮動支架，5是聚光器，6是太陽能電池板，7是光學(xué)傳感器，8是電氣控制裝置，9是執(zhí)行部件，10是遠(yuǎn)端固定支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進(jìn)ー步解釋如圖I所示本實用新型由活動支撐底座1，升降桿2，復(fù)合式主軸3，浮動支架4，聚光器5,太陽能電池板6,光學(xué)傳感器7,電氣控制裝置8,執(zhí)行部件9,遠(yuǎn)端固定支架10十部分組成。其中，升降桿2下端與活動支撐底座I連接，上端與復(fù)合式主軸3近端非轉(zhuǎn)動部分相連。復(fù)合式主軸3轉(zhuǎn)動部分與浮動支架4連接，并且保證彼此相對位置固定。光學(xué)傳感器7固定在復(fù)合式主軸3下端。聚光器5、太陽能電池板6以及電氣控制裝置8固定在浮動支架4上。執(zhí)行部件9固定在復(fù)合式主軸3和活動支撐底座I內(nèi)。復(fù)合式主軸3遠(yuǎn)端非轉(zhuǎn)動部分與遠(yuǎn)端固定支架10連接。裝置運行階段，為保證聚光器和太陽能電池板正常工作，需要時刻調(diào)節(jié)太陽入射角度。此套流程為光學(xué)傳感器7的四象限光敏結(jié)構(gòu)探測到不同面積的光照，并將此現(xiàn)象以信號的方式輸出至電氣控制裝置8，電氣控制裝置8會接收到其反饋的信息，后者通過ー系列算法將需要聚光器5調(diào)整的角度信號分別傳送至活動支撐底座I和復(fù)合式主軸3上的執(zhí)行部件9內(nèi)的步進(jìn)電機。活動支撐底座通過步進(jìn)電機、減速器調(diào)節(jié)滾珠絲杠的高度，以完成垂直升降桿垂直方向的運動。執(zhí)行部件9通過蝸輪調(diào)節(jié)復(fù)合式主軸3轉(zhuǎn)動部分的旋轉(zhuǎn)角度。浮動支架4上固定的聚光器5太陽能電池板6隨著旋轉(zhuǎn)及升降，實現(xiàn)追光功能。
權(quán)利要求1.ー種雙自由度追光式太陽能聚光器，其特征是由活動支撐底座(1)，升降桿(2)，復(fù)合式主軸(3)，浮動支架(4)，聚光器(5)，太陽能電池板￠)，光學(xué)傳感器(7)，電氣控制裝置(8)，執(zhí)行部件(9)，遠(yuǎn)端固定支架(10)十部分組成；其中，升降桿(2)下端與活動支撐底座(I)連接，上端與復(fù)合式主軸(3)近端非轉(zhuǎn)動部分相連；復(fù)合式主軸(3)轉(zhuǎn)動部分與浮動支架(4)連接，并且保證彼此相對位置固定；光學(xué)傳感器(7)固定在復(fù)合式主軸(3)下端；聚光器(5)、太陽能電池板(6)以及電氣控制裝置(8)固定在浮動支架(4)上；執(zhí)行部件(9)固定在復(fù)合式主軸(3)和活動支撐底座(I)內(nèi)；復(fù)合式主軸(3)遠(yuǎn)端非轉(zhuǎn)動部分與遠(yuǎn)端固定支架(10)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于新型光學(xué)傳感器的雙自由度追光式太陽能聚光器。由活動支撐底座1，升降桿2，復(fù)合式主軸3，浮動支架4，聚光器5，太陽能電池板6，光學(xué)傳感器7，電氣控制裝置8，執(zhí)行部件9，遠(yuǎn)端固定支架10十部分組成。裝置運行階段，需要時刻調(diào)節(jié)太陽入射角度。此套流程為光學(xué)傳感器7探測到不同面積的光照，將此現(xiàn)象以信號的方式輸出至電氣控制裝置8，電氣控制裝置8通過一系列算法將需要聚光器5調(diào)整的角度信號傳送至執(zhí)行部件9內(nèi)的步進(jìn)電機?；顒又蔚鬃ㄟ^步進(jìn)電機、減速器調(diào)節(jié)滾珠絲杠的高度，以完成垂直升降桿垂直方向的運動。執(zhí)行部件9通過蝸輪調(diào)節(jié)復(fù)合式主軸3轉(zhuǎn)動部分的旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)追光功能。
文檔編號H01L31/052GK202601689SQ20122016395
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者牟德君, 白一純, 王洪斌, 溫銀堂, 賀輝, 馮品, 程功, 張楠, 賀晙華, 吳鈞劍, 喬旋 申請人:燕山大學(xué)