[发明专利]一种太阳能聚焦追日装置及太阳位置监测方法

权利要求书

1.一种太阳能聚焦追日装置，其特征在于，该装置包括：

测量系统，包括光学组件、光电转换阵列、散热装置以及测量装置基座；所述光学组件包括凸透镜以及用于固定凸透镜的透镜基座；所述光电转换阵列包括若干光电转换单元，且所述光电转换阵列安装在所述散热装置上；各光电转换单元之间填充隔热材料，所述光电转换单元包括光热转换单元以及设置于光热转换单元底部凹槽的传感器；在所述散热装置安装光电转换单元的几何位置中心设有通孔，所述透镜基座与测量装置基座固定连接；所述光电转换阵列与所述凸透镜同轴，且位于透镜基座和测量装置基座之间的凸透镜的一倍焦距处；

控制系统，包括控制器，所述控制器接收所述传感器的电信号，输出控制信号给伺服电机，以控制伺服电机的转动；以及

旋转运动系统，包括U型支架、舵机支架、第一伺服电机、第二伺服电机以及底座；所述U型支架用以支撑测量系统，所述舵机支架用以支撑U型支架和第二伺服电机；所述第一伺服电机通过竖直转动轴与U型支架连接，用以控制舵机支架以上部件水平旋转；所述第二伺服电机用以控制U型支架以上部件垂直旋转；所述第一伺服电机和控制器设置于底座内；

所述光电转换单元的空间位置分布为正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北和中央九个方向；其中，正东、正南、正西和正北方向的传感器数量均相同，且呈直线排列；东南、西南、西北和东北方向的传感器数量均相同，且排布形状为等腰直角三角形，且两个直角边分别与相邻两个正方向的传感器并行排列；所述直角边上光电转换单元的数量与正方向上的传感器数量相同；且中央传感器有一个，位于装置的中心位置；

所述散热装置的背光面设置水冷装置；

太阳位置监测方法，包括以下步骤：

(1)检测中央传感器温度与周围传感器温度

位于散热装置中心位置的光电转换单元上的传感器为中央传感器，其余的为周围传感器；各传感器分别检测所在光热转换单元上的温度，转换为电信号并通过信号线输入到控制系统；

(2)判断是否满足中央传感器测得的温度最高

控制系统对接收到的各传感器的测量信号进行处理，并在控制器中实现信号的AD 转换、DA转换和比较处理；若不满足中央温度最高，则控制器发出指令，驱动伺服电机旋转进一步驱动装置调整方向，使装置正对太阳光；若满足中央温度最高，则控制器发出指令电机停止旋转，保持装置当前位置不变；

按如下方法判断是否满足中央传感器测得的温度最高：

所述光电转换阵列中的传感器按照方向分为九组，分别为正东传感器、东南传感器、正南传感器、西南传感器、正西传感器、西北传感器、正北传感器、东北传感器和中央传感器，其对应的温度信号分别记为：T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈和T₉，其中，每一组中距离中央传感器距离相同的传感器编为一类，记T_ik为第i组中，第k类温度传感器，令：

ΔT_ij＝T_ik-T_jk

其中，i＝1,2,…,9，j＝1,2,…,8；T_jk表示j组中的第k类温度信号，ΔT_ij表示i组中的第k类的温度信号值与j组中的第k类的温度信号值之差；

设定T₀为不均匀温度上限，当{ΔT_ij}_max≤T₀，且ΔT_9j＞＞ΔT_ij时，其中，i ＝ 1,2, …,9 ， j ＝ 1,2, … ,8 则表示装置此时正对太阳光；

当上述条件有任意条件不满足，表示装置不是正对太阳光的，则控制器发出控制指令，并根据ΔT_ij的大小分别控制第一伺服电机和第二伺服电机旋转；进一步控制装置旋转到正对太阳光的位置；

(3)监测温度变化

继续监测各传感器温度变化，返回步骤(2)继续判断；一直往复循环监测。

2.根据权利要求1所述的太阳能聚焦追日装置，其特征在于：所述传感器与散热装置之间的空间敷设隔热材料，所述散热装置安装光电转换单元的一面未被光电转换单元覆盖的位置敷设隔热材料。