[发明专利]一种太阳能跟踪装置及其控制系统

说明书

发明领域

本发明涉及太阳能跟踪系统领域。

背景技术

开发新能源和可再生能源是全世界面临的共同课题，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术之一。太阳能光伏发电作为太阳能利用的主要方式之一，具有资源潜力大、可持续利用等特点。

    目前，许多太阳能跟踪系统采用伺服电机驱动，虽然具有控制方便、组成灵活等优点，但存在传动装置复杂、动态稳定性不够、定位精度不足、成本高等不足之处。

发明内容

    发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种定位精确、动态稳定性高、成本低的太阳能跟踪装置及其控制系统。

本发明采用的技术方案：一种太阳能跟踪装置，包括太阳能电池板组件安装架、齿轮传动装置、双轴液压驱动装置；太阳能电池板组件安装架包括组件安装板和支架底板，组件安装板和支架底板间连接；齿轮传动装置包括第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮、第二齿轮互相啮合；双轴液压驱动装置包括：拉杆液压缸、伺服摆动缸、拉杆缸伺服阀、摆动缸伺服阀、位移传感器、测度点的磁铁以及液压泵、滤油器、溢流阀、压力表、单向阀，所述的液压泵、滤油器、溢流阀、压力表、单向阀串联连接，液压泵分别与拉杆缸伺服阀、摆动缸伺服阀连接；所述拉杆液压缸的缸体尾端与所述的支架底板连接，该拉杆液压缸的活塞杆伸出端与所述的组件安装板相连接；在该拉杆液压缸的推动下，实现组件安装板相对于支架底板做俯仰运动，从而完成第一个轴方向的伺服定位；所述的位移传感器的传感头与拉杆液压缸的无杆端刚性连接，所述的测度点的磁铁与拉杆液压缸的移动活塞连接，所述的第二齿轮与支架底板连接，所述伺服摆动缸的缸体的内部活塞驱动齿轮齿条机构从转轴输出转角运动，再通过第一齿轮和第二齿轮的传动将转角输出传递到太阳能电池板组件安装架的支架底板，带动组件安装板及拉杆液压缸绕第二齿轮的转轴转动，实现第二个轴方向的伺服定位。

作为优选，所述的组件安装板和支架底板之间通过铰链边对边连接，组件安装板能够绕该铰链相对于支架底板在0°-90°范围内旋转。

作为优选，所述的组件安装板及拉杆液压缸绕第二齿轮的转轴在0°-360°范围内转动。

作为优选，所述拉杆液压缸的缸体尾端与所述的支架底板间通过铰链连接；所述拉杆液压缸的活塞杆的伸出端通过铰链与所述的组件安装板相连接。

作为优选，所述的位移传感器为带磁致伸缩直线位移传感器。

一种如上述太阳能跟踪装置的控制系统，包括微处理器、触摸屏接口、第一电液位置伺服系统、第二电液位置伺服系统，触摸屏接口构成的触摸屏人机界面对第一电液位置伺服系统、第二电液位置伺服系统进行参数设定及工作状况监控；第一电液位置伺服系统包括A/D(Analog/Digital模拟/数字)接口、DO（Digital Output数字输出）接口、PWM(Pulse-Width Modulation脉冲宽度调制)脉冲输出端、极性转换电路、伺服放大电路、拉杆缸伺服阀、位移传感器，伺服放大器与拉杆伺服阀电连接，位移传感器与拉杆液压缸电连接，位移传感器对拉杆液压缸进行位置检测；第二电液位置伺服系统包括DI（Digital Input数字输入）接口、DO接口、PWM脉冲输出端、极性转换电路、伺服放大电路、角度编码器，伺服放大器与摆动缸伺服阀电连接，角度编码器与伺服摆动液压缸电连接。

所述的第一电液位置伺服系统对拉杆液压缸进行伺服控制：微处理器通过A/D转换接口采集拉杆液压缸的位移传感器输出的模拟信号，将该模拟信号传送到微处理器中进行数字滤波、线性化处理，得到实测位移量，把该实测位移量与控制要求的位移量进行比较计算，得出误差量，再根据这个误差量输出控制量，用该控制量从DO接口输出，控制PWM脉宽调制信号，PWM脉宽调制信号从PWM脉冲输出端输出，通过极性转换电路、伺服放大电路，对PWM脉宽调制信号进行极性转换、放大，放大后的控制信号进入拉杆缸伺服阀的输入线圈中，驱动拉杆缸伺服阀动作，产生流量控制拉杆液压缸的活塞运动，当误差量存在时，拉杆缸伺服阀产生一个对应的流量，使拉杆液压缸的活塞带动负载运动，而拉杆液压缸的活塞运动带动位移传感器的活动端测度点的磁铁运动，因而反馈的位移检测信号也随之变化，通过不停的反馈调整，拉杆缸伺服阀的输出流量也随之减小，因而拉杆液压缸的活塞运动开始减慢，直到误差量到达设定的范围之内；