一種新的按時間控制二維跟蹤太陽的方法及實施裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明針對常規(guī)二維跟蹤太陽的方法的局限性，提供一種新的二維跟蹤太陽的方法。該方法，通過跟蹤太陽在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角θ，及太陽光射線與正南方向之間的夾角ψ，實現(xiàn)對太陽全方位跟蹤。實施該方法的大型跟蹤太陽的集熱設(shè)備，采用塊組合方式；其組成單元，主要由管狀固定軸1、隨動軸18、拉桿5及與托架6、17聯(lián)結(jié)的拋物柱面集熱器8、13組成。通過聯(lián)結(jié)套11及法蘭12，聯(lián)結(jié)下一單元，并可根據(jù)需要依次聯(lián)下去。所有組成單元，均由第一單元的兩個蝸輪減速器2、4統(tǒng)一驅(qū)動。按時間控制此二減速器運轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)集熱器對太陽跟蹤。位于拋物柱面聚焦線上的真空玻璃管6、16，與隨動軸同心，導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管線穿行于管狀固定軸中。
【專利說明】一種新的按時間控制二維跟蹤太陽的方法及實施裝置
[0001]所屬領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種新的按時間控制二維跟蹤太陽的方法及實施裝置，為太陽能利用領(lǐng)域所需，特別適用于創(chuàng)建大規(guī)模太陽能熱發(fā)電或聚光型光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0003]對太陽進行跟蹤，是太陽能熱發(fā)電及聚光型光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前所采用的常規(guī)二維跟蹤太陽(跟蹤太陽的方位角和高度角)的方法，由于受到其實施裝置機械結(jié)構(gòu)形式的限制，很難用于建造大型太陽能熱發(fā)電或聚光型光伏發(fā)電設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決常規(guī)二維跟蹤太陽，其實施裝置機械結(jié)構(gòu)形式的局限性，本發(fā)明提供一種全新的按時間控制二維跟蹤太陽的方法及實施裝置。
[0005]本發(fā)明之‘新’ 二維跟蹤，系指有別于，通過跟蹤太陽的方位角Φ和高度角β，實現(xiàn)對太陽進行跟蹤的常規(guī)方法。本發(fā)明新在，通過跟蹤太陽在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角Θ，及太陽光射線與正南方向之間的夾角Ψ，從而實現(xiàn)對太陽作二維全方位跟蹤。該投影高度角0=F(O，β)，夾角Ψ=?.(Φ，β)均為太陽方位角Φ和高度角β的函數(shù)，也可推演成太陽高度角β和赤緯角S、時角H的函數(shù)。同時，本發(fā)明根據(jù)如是方法，設(shè)置一南北水平放置的固定軸，并在該固定軸上安裝若干與之垂直的隨動軸；并由此，通過按時間控制固定軸及隨動軸運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對Θ與Ψ跟蹤，從而使與該二軸聯(lián)結(jié)的若干太陽能接收器對太陽作精確跟蹤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖1為投影高度角Θ及夾角V，與太陽方位角Φ、高度角β的關(guān)系推演示圖。
[0007]圖中:HC――太陽光射線，β 太陽高度角，Φ太陽方位角，Θ ---投影高度角，Ψ—HC與CA之間的夾角；
[0008]由圖中各角的幾何關(guān)系，不難推演出函數(shù)0=F(O，β)及Ψ=?.(Φ，β)的具體計算式。
[0009]附圖2為本發(fā)明用于槽式拋物柱面高溫集熱裝置實施例。
[0010]圖中:1.管狀固定軸，2.蝸輪減速器，3.支桿， 4.蝸輪減速器，5.拉桿，6.槽式拋物柱面集熱器，7.托架，8.集熱真空玻璃管，9.鉸鏈，10.鉸鏈內(nèi)放大，11.拉桿聯(lián)結(jié)套，12.法蘭，13.導(dǎo)熱介質(zhì)出入管，14.支桿，15.集熱真空玻璃管，16.槽式拋物柱面集熱器，17.托架，18.隨動軸。
【具體實施方式】
[0011]采用本發(fā)明上述新的跟蹤方法及實施裝置原理，所設(shè)計的大型按時間控制跟蹤太陽的高溫集熱設(shè)備，采用塊組合方式；其中第一組成單元(塊)，如附圖2示。管狀固定軸I南北水平放置，并在其上安裝與之垂直的隨動軸18，該固定軸，由蝸輪減速器2驅(qū)動。與托架7、17聯(lián)結(jié)的槽式拋物柱面集熱器6、16，隨同托架一起，在拉桿5的拉動下，繞隨動軸轉(zhuǎn)動；拉桿由蝸輪減速器4通過拉桿端絲杠驅(qū)動。通過兩個蝸輪減速器，按時間控制固定軸I與拉桿5運轉(zhuǎn)狀況，跟蹤投影高度角Θ及夾角Ψ，即可實現(xiàn)槽式拋物柱面集熱器對太陽的精確跟蹤。位于槽式拋物柱面集熱器聚焦線上的真空玻璃管，與隨動軸同心，導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管線穿行于管狀固定軸中。通過拉桿端聯(lián)結(jié)套11及管狀固定軸端的法蘭12，可聯(lián)結(jié)下一個組成單元，并可根據(jù)需要依次聯(lián)下去。此后所聯(lián)結(jié)的組成單元，均由第一組成單元的兩個蝸輪減速器統(tǒng)一驅(qū)動。若將槽式拋物柱面集熱器，更換成聚光型光伏電池板，此設(shè)備即可用于聚光型光伏發(fā)電。
[0012]計算機控制部分，硬件主要由單片機與時鐘芯片組成；軟件采用間斷運行跟蹤的技術(shù)方案，用C語言與匯編語言編寫。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]由于本發(fā)明的固定軸是臥式的，因此，采用塊組合方式，可根據(jù)需要做的很長(以至上百米)；于是，可實現(xiàn)用一套控制驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動若干太陽能接收器；從而，大大減少了占地面積，降低了設(shè)備成本。又，如上述實施例所示，當將本發(fā)明用于熱發(fā)電高溫集熱設(shè)備時，由于位于槽式拋物柱面集熱器聚焦線上的真空玻璃管，與隨動軸同心，使導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管線可穿行于管狀固定軸中，使原本復(fù)雜的導(dǎo)熱介質(zhì)管路，得以非同小可的簡化。另，由于太陽之上述投影高度角Θ比方位角Φ變化范圍少而均勻，而夾角Ψ變化范圍也較少，因此，本發(fā)明比較容易獲得較高的跟蹤精度。
[0015]綜上述，完全可以說，本發(fā)明為創(chuàng)建大規(guī)模太陽能熱發(fā)電或聚光型光伏發(fā)電站(廠)，提供了一理想的平臺；可為開發(fā)太陽能能源，減少溫室氣體排放做出貢獻。
【權(quán)利要求】
1.新的按時間控制二維跟蹤太陽的方法，其特征是:通過跟蹤太陽在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角Θ，及太陽光射線與正南方向之間的夾角Ψ，從而實現(xiàn)對太陽作二維全方位跟蹤。該投影高度角0=F(O，β)與夾角ψ=?.(Φ，β)，均為太陽方位角Φ和高度角β的函數(shù)。
2.利用權(quán)利要求1所述方法，大型按時間控制跟蹤太陽的高溫集熱設(shè)備，其特征是:采用塊組合方式，其管狀固定軸南北水平放置，并在其上安裝與之垂直的隨動軸；該固定軸由蝸輪減速器驅(qū)動。與托架聯(lián)結(jié)的槽式拋物柱面集熱器，隨同托架一起，由拉桿帶動，繞隨動軸轉(zhuǎn)動；拉桿由另一蝸輪減速器通過拉桿端絲杠驅(qū)動。通過兩個蝸輪減速器，按時間控制固定軸與拉桿運轉(zhuǎn)，跟蹤投影高度角Θ及夾角Ψ，即實現(xiàn)槽式拋物柱面集熱器對太陽的精確跟蹤。位于槽式拋物柱面集熱器聚焦線上的真空玻璃管，與隨動軸同心，導(dǎo)熱介質(zhì)輸送管線穿行于管狀固定軸中。通過拉桿端聯(lián)結(jié)套及管式固定軸端的法蘭，聯(lián)結(jié)下一個組成單元(塊)，并可根據(jù)需要，依次聯(lián)結(jié)下去。聯(lián)結(jié)的所有組成單元，均由第一組成單元的兩個蝸輪減速器統(tǒng)一驅(qū)動。若將槽式拋物柱面集熱器，更換成聚光型光伏電池板，此設(shè)備即可用于聚光型光伏發(fā)電。
【文檔編號】G05D3/12GK103472860SQ201310438066
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】王新庚 申請人:王新庚