[发明专利]自动跟踪太阳灶、太阳能热水器、太阳能光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动跟踪太阳灶、自动跟踪太阳能热水器、自动跟踪太阳能光伏发电系统，特别是涉及一种自动跟踪系统。

背景技术

现今使用的太阳能光热、光伏应用装置，如：太阳能热水器，太阳能光伏发电系统大多为定向安装方式，不能对太阳能进行充分的吸收利用；太阳灶大多以手动方式对太阳的方位角与高度角进行跟踪调节，操作使用极不方便。

对于自动跟踪太阳灶、自动跟踪太阳能热水器及自动跟踪太阳能光伏发电系统，现在已知的解决方案大多采用：电动机+减速器+微处理器+执行机构，或步进电动机+微处理器+执行机构作为其检测控制系统，它们的制作成本高；且此类解决方案较难长期适应露天工作环境，可靠性不高。

发明内容

本发明为自动跟踪太阳灶、自动跟踪太阳能热水器及自动跟踪太阳能光伏发电系统提供了一套低成本、高可靠、易操作的自动跟踪系统解决方案。其技术要点如下：

1.采用旋转底盘在环型地轨上绕主轴转动的方式带动太阳灶反射聚光面、太阳能热水器的真空集热器、太阳能光伏发电系统的光伏电池板(以下统称采光面)对太阳进行方位角的跟踪调节；

2.采用采光面的仰角与其方位角联动的调节机构来完成对太阳高度角变化的跟踪调节，使其控制执行系统结构得到简化；

3.采用涡巻簧提供动力，驱动采光面完成对太阳进行方位角及仰角的跟踪调节；

4.采用棘轮+擒纵棘爪+电磁铁+光电检测头+控制电路来实现检测控制功能；

5.采用脉冲电源为电磁铁提供动力电源。

实现上述技术方案的设计详述如下：

在环型地轨平面内用扁钢置有十字底座，环型地轨的圆心处有一根垂直于地面的主轴；在十字底座的南北中轴上，靠南的一端分别置有锅架底座及安装推杆下端的推杆球铰，靠北的一端分别置有擒纵棘爪和控制擒纵棘爪的电磁铁。

在环型地轨上，有一相同半径的带三只支承轮的旋转底盘，旋转底盘上通过棘轮支架水平安装一棘轮，棘轮中心与环型地轨圆心处的主轴联接，使旋转底盘在环型地轨上能绕主轴转动。

旋转底盘上面有前支架座和后支架座。前支架安装在前支架座上，前支架的垂直中心线位于主轴的延长线上，前支架的上端有一对前支架铰座。后支架的一端与前支架上的联接座相连，另一端安装在后支架座上；后支架上铰接一对摆杆，一十字万向铰的水平转轴与摆杆的摆动端及一顶杆的下端铰联，十字万向铰垂直转轴的中间铰接一个推杆调节位移螺母。

摆架转轴将摆架及补偿支架铰联在前支架铰座上，摆架的后端有一铰联的摆架调节位移螺母。补偿支架为一V型结构，在补偿支架上有一复合铰，一带有摆架调节螺杆和标尺的支杆下端及顶杆的上端与复合铰铰联；摆架调节螺杆支承在支杆上的螺杆座上，与摆架调节位移螺母相联接，端部装有摆架手柄；标尺装在支杆上端且与摆架调节螺杆平行，标尺的两面皆标有日期及相应的标尺刻度，摆架调节位移螺母上有一条标尺刻度指示线，用于标度摆架调节螺杆的位置。由于太阳每日运行的最大高度角都在变化，摆架调节螺杆根据标尺上的日期及其相应的标尺刻度设定摆架的最小仰角，以保证每日摆架仰角自动跟踪调节的准确性。

控制摆架的仰角去自动跟踪太阳的高度角变化由可调节推杆、十字万向铰、推杆调节位移螺母、摆杆、顶杆、补偿支架、复位铰、支杆、摆架调节螺杆、摆架调节位移螺母及摆架来共同完成。可调节推杆由定长杆与推杆调节螺杆销联构成，定长杆下端安装在十字底座上的推杆球铰上，推杆调节螺杆穿过十字万向铰中间的推杆调节位移螺母接推杆手柄。当旋转底盘绕主轴顺时针旋转以对太阳方位角变化进行跟踪时，推杆球铰与摆杆转轴中心的距离将出现相应的变化，由于设定后的推杆长度不变，推杆将经由十字万向铰推动摆杆绕摆杆转轴产生相应的旋转，进而带动顶杆在竖直方向做出相应的移动，经由补偿支架及复合铰带动支杆、摆架调节螺杆及摆架调节位移螺母在竖直方向也产生相应的移动并使摆架绕摆架转轴转动，实现了摆架仰角与其方位角变化的联动跟踪调节。转动推杆手柄即可设定推杆的长度，也即设定了摆架的仰角变化范围。