[发明专利]双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能跟踪发电装置及其太阳位置传感器，具体地说是一种双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头。 

背景技术

所谓的太阳能自动跟踪发电装置是让太阳能电池板随时正对太阳，使得太阳光能尽可能地实时垂直照射在太阳能电池板上，以获得最高的太阳能收集效率。太阳在天空中的位置常用太阳高度角和太阳方位角来描述，如图1所示，为某地O的太阳视日运动轨迹示意图，从图中可以看出该地O的日照时间大概是5点至18点，太阳相对于地点O出现在T5至T18的位置上，图中Z为该地点O的正上方向，h为该地O在14点时刻的太阳高度角，γ为该地O在14点时刻的太阳方位角。 

双轴太阳能自动跟踪发电装置设有双轴转动机构、太阳能电池板、用于追踪太阳位置的传感探头和用于控制双轴转动机构转动的控制器，其中双轴转动机构具有垂直于地平线设置的方位角转动轴和与之垂直的平行于地平线的高度角转动轴，其中，高度角转动轴位于方位角转动轴的上端；太阳能电池板通过框架安装在高度角转动轴上，方位角转动轴的转动能驱动太阳能电池板在水平方向上转过相应的角度，实现对太阳方位位置的跟踪，高度角转动轴的转动驱动太阳能电池板改变倾斜角度，实现对太阳高度位置的跟踪，在传感探头获得太阳位置信息后，控制器通过控制算法将该位置信息转换成双轴转动机构的驱动信号，控制方位角转动轴和高度角转动轴转过相应的角度，从而使得太阳能电池板能对准太阳，使太阳光垂直照射在其上。 

现有技术中已公开了多种双轴转动机构的结构形式，如中国发明专利公开说明书CN201110406393.2公开了一种机械式双轴太阳能跟踪支架，中国实用新型专利公开说明书CN200820005504.2公开了一种双轴式太阳能发电跟踪系统等，在此不再赘述。 

中国实用新型专利公开说明书CN200920234751.4公开了一种太阳能跟踪传感器，图2示出了该传感器的结构示意图，该太阳能跟踪传感器包括筒体1、通 道隔板2、交叉隔板3、横隔板5和传感器电路板4，筒体1内横隔板5上方腔体被通道隔板2和交叉隔板3完全隔断，左、右、上、下四个光敏电阻RT1～RT4分别固定在横隔板5上的各隔离通道，如水平通道6和垂直通道7内，其工作原理是利用筒体1周壁对光敏电阻RT1～RT4遮挡程度的不同，从而使各个光敏电阻获得不同的太阳光照程度，再通过传感器电路板4对因太阳光照程度不同而产生的电位差进行计算，得出太阳位置信号，再转换为对太阳能电池板水平转动角度和倾斜角度的控制信号，控制太阳能电池板正对太阳。 

上述太阳能跟踪传感器存在以下缺点： 

第一，上述太阳能跟踪传感器检测太阳位置的方法是对各个光敏电阻的光照程度进行对比，为了营造出不同光照程度的环境，其采用了较为复杂的通道结构，从而增加了生产工艺的复杂性，并且其对光敏电阻的光敏要求较高，在光照复杂的环境下易因受干扰而降低可靠性； 

第二，上述太阳能跟踪传感器应用在各地区不同的地理位置上，需要设计不同高度的筒体，以及改变左侧、右侧、上侧和下侧通道的宽度，其环境适用性较差； 

第三，上述太阳能跟踪传感器的四个光敏电阻受到光照后，尚需进行一系列的运算方能获得转动机构方位角转动轴和高度角转动轴的驱动信号，发电装置控制器的控制算法较为复杂。 

发明内容

本发明的目的是提供一种双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头，能够实现对太阳位置的自动跟踪。 

本发明的目的是通过以下技术措施实现的： 

一种双轴太阳能自动跟踪的传感探头，包括探头底座、四个光敏元件和交叉状隔板，其特征在于所述交叉状隔板设置在探头底座上并将探头底座分隔为四块相互光隔离的独立区域，所述四个光敏元件分别安装该探头底座的四块独立区域中，所述的传感探头还包括有遮光片和用于滤除漫射光的减光外壳；所述遮光片设置在交叉状隔板的顶部，所述四个光敏元件均位于遮光片在探头底座上的正投影区域内，即当太阳光垂直照射向所述探头底座时，四个光敏元件位于遮光片在探头底座上形成的阴影内，所述减光外壳罩覆在交叉状隔板和遮光片外，并且减 光外壳与遮光片之间留有间隙，交叉状隔板的侧端面紧贴在减光外壳的内壁上。太阳光照射在传感探头上时，仅直射光能通过减光外壳，由于遮光片的遮挡，太阳光除了垂直照射或者接近于垂直照射向探头底座的情况外，至少能照射在一个光敏元件上，并且由于交叉状隔板的分隔，四个光敏元件间的光照环境相互独立，避免相互间光干涉。