[实用新型]一种双自由度追光式太阳能聚光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双自由度追光式太阳能聚光器。

背景技术

随着煤、石油、天然气等非可再生能源的不断消耗，人类在使用能源的过程中更加注重能源效率问题，节能减排已成为各国政府面临的重要问题，中国也不例外。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中已明确提出要大力开展可再生能源低成本规模化开发利用和间歇式电源并网及输配技术。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是实现节能减排目标的重要举措。

目前，传统的太阳能装置主要采用固定式安装实现能量收集。由于太阳在不同季节，不同时间所处的位置不同，固定式安装的产品暴露了一个最大的缺点：不能实时的根据太阳位置变化调整太阳能装置的姿态。这一缺点直接导致采用固定式安装的产品太阳能利用率低下。由于不能高效的采集、利用太阳能，导致这种装置的长远投资成本太大，性价比较低。

对于聚光器而言，当前世界上正在使用和进一步研发的太阳能聚光技术包括反射式和折射式两种。聚光方式又包括点聚焦和线聚焦两种。点聚焦聚焦倍率高，可以达到数千倍，但是聚焦面积比较小，适合于太阳高温热电系统。线聚焦聚焦倍率比较低，一般为数倍到十几倍，但聚焦面积比较大，对太阳指向跟踪精度要求比较低，适合于光伏太阳电池阵系统。针对光热利用，主要的技术难点在于如何高效率的集热。然而，对于具有聚光器的太阳能系统而言，如若采取固定式的太阳能支架形式，当太阳位置发生变化时，聚光器势必会阻碍阳光对太阳能板的照射，从而降低了太阳能利用率。

光学传感器在原有光学传感器的基础上进行了改良，合理运用了四象限光学探测技术，使其灵敏度极大的提高。因此，光学传感器的应用将使自动追光式太阳能聚光器的追光精度得到显著提高。

发明内容

本实用新型对以上聚光器的缺点进行了改进，对优点进行了完善，提供了一种双自由度追光式太阳能聚光器。本实用新型的优点是：应用光学传感器，并具有自动升降和旋转功能，使聚光器在不同季节、时间维持太阳入射角不变，提高了阳光的利用率。本套装置运行原理是：光学传感器获得太阳光线与光强的信号，并将该信号送至电气控制装置，电气控制装置运用一系列算法得出太阳方位信息，控制活动支撑底座和复合式主轴内的执行部件，两个执行部件内的步进电机分别通过滚珠丝杠和复合式主轴改变浮动支架的位姿，从而完成聚光器追光动作

为解决以上问题，本实用新型的设计方案如下：本实用新型由活动支撑底座，升降杆，复合式主轴，浮动支架，聚光器，太阳能电池板，光学传感器，电气控制装置，执行部件，远端固定支架十部分组成。其中，升降杆下端与活动支撑底座连接，上端与复合式主轴近端非转动部分相连。复合式主轴转动部分与浮动支架连接，并且保证彼此相对位置固定。光学传感器固定在复合式主轴下端。聚光器、太阳能电池板以及电气控制装置固定在浮动支架上。执行部件固定在复合式主轴和活动支撑底座内。复合式主轴远端非转动部分与远端固定支架连接。光学传感器将接收到的信号输送至电气控制装置，电气控制装置控制活动支撑底座和复合式主轴内的执行部件做定向转动，完成升降杆在竖直方向的运动及复合式主轴的旋转运动，以达到自动追光的目的。

本实用新型框架结构紧凑，成本低廉，电路简单实用、能耗小，机械设备工作可靠，原理可行，易于维护，设计新颖。本实用新型与固定式安装无聚光器相比有两大优点。一是应用光学传感器，使聚光器具有了追光功能。二是活动支撑底座和复合式主轴独立运作，具体表现为复合式主轴及垂直升降杆分别完成各自的运动。由于系统能够进行垂直方向的运动，解决了聚光板必须延伸至太阳能电池板后面才能保证全年同质光照的弊端，使整套装置更为紧凑，同时增加了太阳入射角调节幅度，使系统更好的完成追光功能。

附图说明

图1是装置整体示意图。图中1是活动支撑底座，2是升降杆，3是复合式主轴，4是浮动支架，5是聚光器，6是太阳能电池板，7是光学传感器，8是电气控制装置，9是执行部件，10是远端固定支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步解释：