一种采用高精度太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统

摘要

本发明公开了一种采用高精度太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，包括聚光碟及聚光碟正前方中心的保护板，保护板的中心开有光斑开口，保护板背面具有集热器安装座，其中该聚光系统还安装有高精度太阳能跟踪控制器，跟踪控制器由多个跟踪传感器、电路和聚光碟驱动系统组成，多个跟踪传感器安装在保护板中心光斑开口的周围，每个跟踪传感器由两段玻璃棒、连接管及光敏传感器构成，其中两段玻璃棒以连接管包裹相连，并且两段玻璃棒之间是分隔开的，一段玻璃棒的顶端形成聚光太阳光进口而另一段玻璃棒连接光敏传感器。本发明的碟式聚光系统能够更精确地回应于阳光入射角的变化调整聚光碟朝向，工作稳定性高，精度高，太阳能利用效率得到大幅提高。

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，具体来说涉及一种采用高精度太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统。

背景技术

聚光碟是太阳能利用的一种常用方式。聚光碟需要解决的一个问题是保持对阳光入射的垂直，这需要通过跟踪控制器来调整聚光碟的方位来达成。但是目前的太阳能跟踪传感器系统，都是间接测量光斑位置，其中由于光斑附近的高温问题，直接测量的方法一直都得不到有效的解决，因而影响了测量精度，进而影响聚光系统效率。

发明内容

本发明公开了一种采用高精度太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，所采用的高精度跟踪控制器直接测量阳光的光斑四周位置的光照强度，比较各传感器光照强度偏差，就可获得调节跟踪信号，因而得到的数据更准确，使得聚光碟可以准确保持对阳光的朝向，采能效率得到提高。

具体来说，本发明采用的技术方案如下：

一种采用高精度太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，包括聚光碟及聚光碟正前方中心的保护板，保护板的中心开有光斑开口，保护板背面具有集热器安装座，其特征在于，该聚光系统还安装有高精度太阳能跟踪控制器，跟踪控制器由多个跟踪传感器、电路和聚光碟驱动系统组成，多个跟踪传感器安装在保护板中心光斑开口的周围，每个跟踪传感器由两段玻璃棒、连接管及光敏传感器构成，其中两段玻璃棒以连接管包裹相连，并且两段玻璃棒之间是分隔开的，一段玻璃棒的顶端形成聚光太阳光进口而另一段玻璃棒连接光敏传感器。

优选地，顶端形成聚光太阳光进口的那一段玻璃棒是耐高温玻璃棒，连接管外部还设置有散热片。

优选地，所述多个跟踪传感器中，至少两个用于测量方位角，至少两个用于测量高度角，并且任何传感器均可用于测量光强。

进一步，电路包括方位角电流信号模块、高度角电流信号模块、光强检测电流信号模块和供电电路模块，方位角电流信号模块包括方位角测量电路、方位角比较电路和方位角传送电路，高度角电流信号模块包括高度角测量电路、高度角比较电路和高度角传送电路，光强检测电流信号模块也具有测量电路、比较电路和传送电路，传送电路均连接至传感器电路的信号输出端，信号输出端连接至数据处理系统，数据处理系统将信号输送到驱动系统用以驱动聚光碟运动，其中用于测量方位角的传感器的输出端与方位角测量电路连接，用于测量高度角的传感器的输出端与高度角测量电路连接，用于测量光强的传感器的输出端与光强测量电路连接。

进一步，在各传感器的输出端与各测量电路的输入端之间还串接有发光二极管。

有益效果：本发明的碟式聚光系统采用直接测量光斑的高精度太阳能跟踪控制器，该控制器耐高温，响应速度快，使用寿命长，使用后的偏差易于修正，结构简单便于大批量制造，使得聚光碟的调整能够快速响应，采能效率得到大幅提高。

附图说明

图1是本发明的碟式聚光系统的总体结构示意图。

图2是跟踪传感器在聚光碟上的安装图。

图3是跟踪传感器的结构图。

图4是跟踪控制器的总体结构框图。

在图中：1立柱；2聚光碟；3保护板；4光斑开口；5集热器安装座；6跟踪传感器；7聚光太阳光进口；8玻璃棒；9连接管；10玻璃棒；11光敏传感器。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明。

参见图1，聚光碟2安装在立柱1上，聚光碟正前方具有高温保护板3，保护板中心有光斑开口4，光斑开口后方为集热器安装座5，集热器的接收器中心的开口就对准光斑开口。在光斑开口周围安装有多个跟踪传感器6，其中两个用于测量方位角，两个用于测量高度角，跟踪传感器6分布在光斑附近安装，并且其中任何跟踪传感器都可以用于测量光强。应了解，虽然图中示出的是四个传感器，但是应了解，可以任何安装任意数量的传感器，只要能达成对入射光的方位角、高度角和光强的测量即可。

图2示出跟踪传感器6在保护板3上的安装图，其中图中所示的保护板3的背面面向聚光碟2。

图3示出每个跟踪传感器的结构。传感器由分开的两段玻璃棒8和10构成，玻璃棒外面包裹连接管9，向外的那段玻璃棒8的顶端形成聚光太阳光进口7，向内的那段玻璃棒10连接光敏传感器11。玻璃棒8是由耐高温玻璃制成，连接管9外面还设置了散热片，通过耐高温玻璃材质的玻璃棒、两段玻璃棒之间的间隙以及散热片，能够有效地耐受聚光的高热量，使光敏传感器与高热量隔绝并且及时将玻璃吸收的热能散失在环境中，有效降低传感器的温度，从而有利于工作稳定性。

跟踪控制器的总体结构如图4所示。光敏传感器产生的电信号传递给各测量电路，经过比较后得到参数变化结果，然后通过传送电路输出。各信号由MCU数据处理系统分析，并得出是否需要调整以及调整幅度的参数，并将信号传递给驱动系统，驱动系统根据所给的参数调节聚光碟的方位角和高度角，以保持对阳光的朝向。在光强不够的情况下，例如阴天，聚光碟根据对应于时间的程序设定，自动跟踪，也能保持对太阳的大致朝向。

本发明采用高精度太阳能跟踪控制器，首先跟踪传感器能够在光斑处直接测量，与间接测量相比，获得的是更为直接的结果，结果更精确，响应也更快速。其次，采用的电路更智能，便于调节，出现偏差便于修正。电路中接入发光二极管，能够及时判断光敏传感器工作状况。整个传感器电路板可以封装在一个盒子里，只需将光敏传感器电流信号接入电路板即可使用，安装方便，也可以起到防水防晒的效果。整个控制器耐高温，响应速度快，使用寿命长，结构简单，便于大批量制造。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。