[发明专利]一维错位太阳能跟踪系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，特别涉及一维线性太阳能跟踪系统。实用于工商业领域的小规模或者中型规模化的太阳能应用中，适用于投资、空间有限的单位或者领域。

背景技术

太阳光随季节、时间变化，为提高太阳能的使用率，人们开发随太阳光移动而移动的太阳能接收系统，这样可以提高单位采光面积的太阳能接收量。为实现此种要求需要有太阳光跟踪传动系统。

太阳能跟踪分为太阳钟、光敏两种控制方式。其中太阳钟需要通过对使用所在地的经纬度计算来实现跟踪，其跟踪精度非常高，在大规模集成化的太阳能热发电领域一般都采用此种跟踪方式。太阳钟跟踪要求集热系统定位在正南北或者正东西方向，集热器安装后其方位也必须与方向精确吻合，因此对支架的定位、系统的加工制造精度、安装匹配的精度等方面有严格要求，这使得投资成本高，安装维护的费用增加，而且长时间运行后系统的几何变形也会导致跟踪精度的降低进而影响太阳能利用效率，因而一般都配合光敏跟踪。

市场上的光敏高精度跟踪方式多采用高精度感光元件例如位移传感器，这种跟踪方式的跟踪精度随太阳光辐射强度变化，同时对感光元件或者其防护罩的卫生要求特别高，任何小污渍都可能导致运行失常。

通过测试发现，光敏二极管等一些惰性感光元件在照射其表面的太阳光超过某个面积或者长度比率后，其输出信号才发生突变，在辐射强度增强、照射面积或者照射长度比率继续增加的情况下，其输出信号基本不变化；同理，受到遮光影响，只有遮光面积或者长度比率超过某一数值后其输出信号变为极小值，其输出信号具有类似开关的性质。即是说输出信号不是随光强变化和太阳光照射到的面积或者长度比变化而线性变化，此种开关性质的惰性光敏元件配合遮光板组成的跟踪系统，其跟踪精度稳定不随太阳光辐射强度而变化，同时因为输出信号为突变方式，因此遮光板两侧卫生状况不一致也不会导致运行失常，提高了实用性，运行维护简便。这种跟踪系统，根据遮光板高度和光敏二极管的尺寸就可以计算出跟踪精度，但是如此会导致跟踪部分过大，占地、美观、遮光等问题也会出现，同时高度会产生衍射问题。

发明内容

本发明的主要思路是通过多对惰性光敏元件，例如光敏二极管等，遮光板采用对应的平面角度错位扭曲方式进行跟踪控制，利用光敏二极管的输出信号的突变性(包括几何尺寸和光强输入两种因素所引起)，通过多组惰性光敏元件输出信号的不同数据进行逻辑判断和反馈控制传动，实现高精度的一维太阳能跟踪控制。

本发明是这样实现的：

一维错位太阳能跟踪系统，其包括光敏跟踪组件和控制系统，所述光敏跟踪组件包括光敏元件、遮光板、防护罩以及底座和跟踪电路板，所述控制系统包括控制电路板，其中，所述防护罩设置于底座上以形成一容置空间，跟踪电路板安装于该容置空间内，且该跟踪电路板与该一维错位太阳能跟踪系统的采光平面平行，遮光板安装于该跟踪电路板上，所述遮光板为通过焊接或拉伸或扭曲形成的错位遮光板结构，所述错位遮光板结构包括第一遮光板以及至少一第二遮光板，所述第一遮光板垂直于跟踪电路板，所述第二遮光板与第一遮光板之间存在夹角，所述夹角不大于第一遮光板的跟踪精度，且第一遮光板和第二遮光板的底面中线的连线在同一直线上，第一遮光板和第二遮光板之间通过连接板连接，所述第一遮光板和第二遮光板两侧的跟踪电路板上均设置至少一对对称分布的用于对太阳能入射光进行数据采集的光敏元件，所述光敏元件的输出信号通过光敏信号输出线连接至控制电路板，该控制电路板与集热器相连的传动系统电性连接，以在对光敏元件的输出信号进行逻辑计算后判断太阳光入射方向是否偏离允许范围之外时，对传动系统进行输出控制。本发明的主要思路是加工遮光板，形成平面错位夹角，在遮光板两侧设置多对惰性光敏元件，通过输出信号的逻辑判断控制太阳能利用系统的传动，形成太阳能跟踪，在不改变遮光板高度和惰性光敏元件尺寸的情况下提高跟踪精度。

所述光敏元件为惰性光敏元件。

光敏元件可以选择光敏二极管、光敏电阻、感光片、光敏三极管等具有惰性的不同型号和种类的光感应器。光敏二极管等一些惰性感光元件在照射其表面的太阳光超过某个面积或者长度比率后，其输出信号突变，在辐射强度增强、照射面积或者照射长度比率继续增加的情况下，其输出信号基本不变化；同理，受到遮光影响，只有遮光面积或者长度比率超过某一数值后其输出信号变为极小值，其输出信号具有类似开关的性质，本发明基于此特性而进行产品开发。利用某些光敏元件的输出信号类似开关性质，测试单对光敏元件和无错位遮光板的跟踪精度，根据跟踪要求，加工遮光板的错位角不超过测试给出的跟踪精度。

所述第二遮光板为一个。