[发明专利]用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置与方法

权利要求书

1.一种用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置，包括用于跟踪太阳的碟架(1)、安装在碟架(1)上的用于聚光的聚光板(2)，其特征在于：还包括安装在碟架(1)上的用于发电的斯特林发电机(3)、安装在聚光板上的角度编码器(4)、安装在斯特林发电机(3)上的视场角和精度可调的基于PSD的太阳位置传感器(5)、光强传感器与风速风向传感器安装在单独地面立杆上，各传感器与控制系统连接，控制系统与碟架电机(7)连接，碟架(1)、聚光板(2)均与斯特林发电机(3)连接，聚光板电机(6)与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置，其特征在于：所述基于PSD的太阳位置传感器包括密封防水的传感器底座(51)、带有太阳光入射小孔和内螺纹的高度可调结构的遮光筒(52)、安装在光孔(53)上遮挡灰尘和雨水的光学玻璃(54)、PSD(55)、固定PSD的内螺纹和PSD底座(56)、安装传感器处理器的密封防水的处理器底座(58)和密封防水的信号输出接口(57)。

3.根据权利要求2所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置，其特征在于：所述光学玻璃(54)通过带有四个螺丝的盖子安装在遮光筒(52)上，PSD55通过内螺纹安装在PSD底座(56)上，PSD底座通过遮光筒(52)内螺纹与遮光筒连接，PSD底座(56)与处理器底座(58)密封防水连接，处理器底座(58)与信号输出接口(57)、传感器底座(51)密封防水连接。

4.根据权利要求1所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置的发电方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)处理器实时地读取当前时间，判断当前时间是否在工作时间，若在正常开机时间，则进行开机初始化；若不在正常开机时间，则不启动跟踪程序；

(2)当在正常开机时间时，启动跟踪程序：根据当前光强判断是否启动自动跟踪程序，若当光强大于阈值T时，启动自动跟踪程序，否则不启动自动跟踪程序；

(3)当光强大于阈值T时，启动自动跟踪程序：首先，根据日历计算得到太阳高度角和方位角；然后，读取太阳能聚光板上的角度编码器传感器信号，得到太阳能聚光板当前的位置信息，若太阳位置不在太阳位置传感器探测范围内，则驱动碟架电机转动，使太阳位置在太阳位置传感器探测范围内；最后，根据太阳位置传感器信号，采用跟踪算法驱动电机带动碟架高精度跟踪太阳，从而使聚焦光斑对准斯特林发电机头部；

(4)装置上电后，实时监测风速风向传感器和太阳能聚光板上的角度编码器信号，评估风的大小对聚光板的影响，并给出相应的报警信号和避风动作，避风动作为控制碟架电机使聚光板侧对着风向减小风力的影响；实时监测上位机控制系统处理器的停车信号，当自动跟踪太阳时，实时采集发电机气腔内的温度，并向上位机控制系统处理器发送该信息；

(5)装置跟踪太阳，当时间超过正常工作时间时并且光强小于阈值T时，则控制电机停车。

5.根据权利要求4所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置的发电方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，实时采集发电机气腔内的温度时，斯特林发电机气腔内布置N个热电偶，N≥1，根据聚焦光斑其能量密度分布为正态分布，利用热电偶采集光斑的能量，当聚焦光斑对准发电机头部时，热电偶的信号大小与正态分布相吻合，并根据热电偶的分布情况对跟踪进行辅助调整。

6.根据权利要求5所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置的发电方法，其特征在于：所述热电偶为12个，呈十字型分布，每一分支上设置三个热电偶。

7.根据权利要求6所述的用于斯特林太阳能发电系统的太阳跟踪对准装置的发电方法，其特征在于：根据热电偶的分布情况对跟踪进行辅助调整过程中，采集水平方向六个热电偶的电压值，以中心位置为原点拟合成正太分布曲线，确定最高点对应x轴坐标即为光斑偏移的距离Δx，根据Δx的大小对水平方向跟踪进行辅助调整；或采集垂直方向六个热电偶的电压值得到垂直方向光斑偏移的距离Δy，对垂直方向跟踪进行辅助调整。