[发明专利]太阳跟踪偏差检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光线入射角度测量装置，特别涉及太阳能应用技术领域的一种太阳跟踪设备的跟踪偏差测量装置。

背景技术

提高太阳能发电系统的太阳能利用率、降低发电系统建造成本是太阳能应用领域面临的两个主要难题。聚光太阳能发电技术为解决这一技术难题提供了可能。所谓聚光太阳能发电技术就是在太阳跟踪的基础上，采用聚光技术使太阳光能量聚集，达到提高发电系统入射太阳能量密度，减少系统中价格昂贵的太阳能电池使用量，因而提高系统光电转换效率、降低系统建造成本的新型太阳能发电技术。目前该技术的开发和利用越来越受到重视。

精确的太阳跟踪是保证聚光太阳能发电系统稳定、高效发电的重要前提，精确太阳跟踪就是通过太阳跟踪设备使太阳光线能够始终垂直入射太阳能接受器的表面，例如太阳能电池组件、聚光太阳能组件的聚光透镜表面。影响精确太阳跟踪的因素非常多，例如发电系统受风等外力的作用、系统自身结构刚度、太阳跟踪控制方法、系统的安装与调试等都可能造成太阳光线与太阳能接受器的表面法线之间存在偏角，即太阳跟踪偏差。随着聚光太阳能发电系统聚光倍数不断提高，发电系统规模不断增大，太阳跟踪的偏差控制的要求也不断提高，因此，如何评价和实时监测太阳跟踪偏差具有重要的意义。

目前太阳跟踪偏差检测方法主要有阴影观测法、光电位置传感器(PSD)法、光电成像(CCD)法三种，但是阴影观测法只能定性地判断太阳跟踪的偏差方向，难以实现定量和自动检测；PSD传感器和CCD传感器成本很高，技术十分复杂，目前还只是用于卫星姿态矫正、精确制导等军事领域。为了实现在聚光太阳能发电跟踪过程中实时、定量监测跟踪偏差，开发一种结构简单、价格低廉、测量精确、可靠性高的太阳跟踪偏差装置是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、价格低廉、测量精确、可靠性高的太阳跟踪偏差检测装置，实现在聚光太阳能发电跟踪过程中实时、定量监测跟踪偏差，为提高太阳能发电效率、改善太阳跟踪设备跟踪精度提供依据。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括光筒，和与光筒同轴相连的且自上而下排列的滤光罩、通光光阑、四象限光电探测元件、四象限光电探测元件座。其中：所述光筒垂直装在光筒支座盒上。所述光筒支座盒，其上表面设有水平泡仪，其盒内设有以支座相连的偏差信号处理电路板，其底部设有密封底板，该底板上设有使光筒支座盒保持水平状态的调节螺栓。所述信号处理电路板，其输入端由导线与四象限光电探测元件输出端相连，其输出端由导线经PC接口端子与计算机的输入端连接。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一.采用了四象限光电探测元件作为太阳跟踪偏差的传感元件，因而具有分辨率高、信号线性范围宽、器件刚性好、配套电子线路简单、价格低廉等优点。

其二.采用了镀膜光学玻璃滤光罩和吸光涂层光筒筒身内壁设计，因而降低了背景光等噪声的干扰。

其三.采用了偏差信号处理和计算机接口电路，因而能实时处理和记录太阳跟踪偏差。

其四.结构简单，容易制作。

总之，本发明具有结构简单、价格低廉、测量精确、可靠性高等优点。

附图说明

图1是太阳跟踪偏差检测装置结构图。

图2是太阳跟踪偏差示意图。

图3是四象限光电探测元件偏差测量原理图。

图4是太阳跟踪偏差检测信号处理电路原理框图。

图5是太阳跟踪偏差检测装置I/V转换电路。

图6是太阳跟踪偏差检测装置信号运算电路。

图7是太阳跟踪偏差检测装置在太阳跟踪设备安装示意图。

图8是太阳跟踪偏差检测装置安装局部放大图。

图9是太阳跟踪偏差现场检测结果图。

图中：1.调节螺栓；2.密封底板；3.信号处理电路板；4.光筒支座盒；5.导线；6.四象限光电探测元件座；7.四象限光电探测元件；8.光筒；9.滤光罩；10.通光光阑；11.水平泡仪；12.PC接口端子；13.太阳能接受器表面；14.太阳跟踪偏差检测装置；15.太阳跟踪装置；16.太阳跟踪装置的支架；17.安装座；18.腰形安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。