[发明专利]三杆式太阳跟踪装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，具体涉及一种三杆式太阳跟踪装置。

背景技术

随着全球能源危机的愈演愈烈，开发和利用新能源变得越来越有必要。太阳能以其绿色环保，可持续利用的优点，成为研究的热点。由于太阳能存在着光能密度低、间歇性、空间分布不断变化的缺点，其利用率十分低。要提高太阳能的利用率，必须提高太阳能的吸收效率。太阳跟踪装置为提高太阳能的吸收效率提供了有效的途径。

目前太阳跟踪主要有光电跟踪和太阳运动轨迹跟踪两种方式。光电跟踪方式通过检测太阳光的入射角度控制装置跟踪太阳，是一种闭环控制方法。该方式反应灵敏，算法简单，但易受天气影响。太阳运动轨迹跟踪方式通过计算太阳运动轨迹控制装置跟踪太阳，是一种开环控制方法。该方式不受天气影响，运行稳定，但算法复杂，存在积累误差。

在具体实现上，太阳跟踪主要是单轴跟踪和双轴跟踪。单轴跟踪只能跟踪方位角和高度角中的一个角度的变化，一般是跟踪方位角的变化，存在跟踪精度不高的缺点。双轴跟踪能够同时跟踪方位角和高度角的变化，但存在灵活度不高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有太阳跟踪装置的缺点，提供一种三杆式太阳跟踪装置，该装置具有易于实现，运行稳定，精度高和灵活度高的特点。

本发明提供的一种三杆式太阳跟踪装置，其特征在于，该装置包括光电检测器，载物平台，万向球运行轨道，万向球，电动推杆，支撑平台和信号处理器；光电检测器固定于载物平台表面的中心；载物平台背面设置有三根互成120度的长度相同的万向球运行轨道，三根万向球运行轨道的延长线交与一点；载物平台由三根电动推杆支撑，电动推杆一端通过万向球嵌入到万向球运行轨道，并能够在万向球运行轨道上滑动，另一端固定在支撑平台上；电动推杆的轴线与支撑平台的平面保持垂直，三根电动推杆在支撑平台上对应的固定点构成一个正三角形；支撑平台内承载有信号处理器。

本发明的有益效果是，采用三根电动推杆支撑载物平台，负重能力强，可以承载大面积太阳能电池板，降低成本；调整方式多样，灵活性高；误差小，精确度高；调整过程中惯量小，摩擦小，提高了装置稳定性，延长了装置使用寿命；机械结构简单巧妙，实用性强；易于实现，引入记忆功能，不受天气影响；扩展性强，适用于任意波长光线的跟踪。

附图说明

图1为本装置的整体结构示意图。

图2为光电检测器的结构示意图。

图3为本装置上半部分的结构示意图。

图4为本装置下半部分的结构示意图。

图5为信号处理器的组成示意图。

图6为四象限探测器与轨道相对位置示意图。

图7为数据处理算法流程图。

图中标号：1-光电检测器；2-载物平台；3-万向球运行轨道；4-万向球；5-电动推杆；6-支撑平台；7-信号处理器；8-遮光罩；9-四象限探测器；10-放大电路；11-A/D转换电路；12-单片机；13-驱动电路。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，一种三杆式太阳跟踪装置包括光电检测器1，载物平台2，万向球运行轨道3，万向球4，电动推杆5，支撑平台6和信号处理器7。

光电检测器1固定于载物平台2上。如图2所示，光电检测器1包括遮光罩8和四象限探测器9。遮光罩8为中空的圆柱体，侧壁封闭不透光，顶部中心开有圆孔。四象限探测器9置于遮光罩8内，且位于遮光罩的底部中心。四象限探测器9感光面的半径比遮光罩8顶部圆孔的半径要大。当太阳光垂直照射时，太阳入射光斑的中心与四象限的原点重合，四象限探测器9光敏面上四个象限的受光面积相同，四路输出信号相同；否则，四路输出信号不同。通过对四路输出信号进行处理可以得到太阳入射光斑的中心相对于四象限原点的偏移量。

如图3所示，载物平台2是一块圆形的薄板。载物平台2背面设置有三根互成120度的万向球运行轨道3，万向球运行轨道3为内嵌式轨道，轨道内表面光洁度高。万向球4内嵌于万向球运行轨道3中，其半径比轨道半径略小，可以紧贴轨道在轨道中作任意方向的转动，万向球4表面光洁度高。万向球4通过半径较小的圆柱与电动推杆5相连接，圆柱半径小于万向球4半径的一半。电动推杆5内部带有的直流电机，可以控制电动推杆5伸长与缩短。当电动推杆5伸长或缩短时，万向球4随之上升或下降，万向球4与万向球运行轨道3发生相对运动，载物平台2角度随之发生变化。电动推杆5长度的变化将转化为载物平台2角度的变化。电动推杆5具有自锁功能，当其长度达到最大值或最小值时，将进行锁定。