[发明专利]双光电传感器联合控制太阳跟踪方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用技术领域，特别是涉及一种双光电传感器联合控制太阳跟踪方法及其装置。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。

虽然太阳能光伏发电具有很多优点，但在光伏发电的发展过程中，使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是：用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵，消耗量大，导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。

常规的光伏发电系统一般是将太阳能电池固定安装，价格居高不下，难以迅速推广应用。根据太阳能电池在一定条件下输出的电流与接受的光照强度成正比增加而又不至于影响光伏电池寿命的特征，人们开始研究采用聚光和跟踪技术，希望在获得同样电能的情况下减少太阳能电池的用量，而增加的跟踪聚光的成本远低于所节约的太阳能电池的成本相当于用普通的金属玻璃等材料代替昂贵的半导体材料。德国、美国、西班牙、澳大利亚等国都分别开发了菲涅尔透镜聚光、反射聚光等各种聚光光伏发电系统。

太阳能聚光跟踪的核心技术是跟踪控制技术，现有的跟踪控制技术一般采用天文跟踪和单个传感器判断太阳光的跟踪控制方式。天文跟踪是根据聚光器安装地点的经纬度计算当地不同时间的太阳高度角和方位角，并采用角度编码器测量聚光架的转动角度，由计算机编程控制聚光架的转动，实现太阳跟踪控制技术，该方案的控制成本较高，且跟踪精度较低。采用单个传感器判断太阳光的跟踪控制方式，收到传感器采光灵敏性的影响。如使用高精度的传感器，控制器捕捉太阳的盲区较大；使用灵敏性较低的传感器，则跟踪精度不高。

发明内容

本实用发明的一个目的在于提供一种跟踪范围大、跟踪精度高的双光电传感器联合控制太阳跟踪方法。

本实用发明的另一个目的在于提供一种跟踪范围大、跟踪精度高、易于制造、成本低廉、性价比高的双光电传感器联合控制太阳跟踪装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种双光电传感器联合控制太阳跟踪方法，它包括粗跟踪光电传感器模块、精跟踪光电传感器模块、控制电路、聚光电池组件、聚光架、驱动机构；它包括以下步骤：(1)粗跟踪，将粗跟踪光电传感器模块安装在聚光架上，跟随聚光架转动跟踪太阳并将电信号传送给控制电路，控制电路接收粗跟踪光电传感器模块的电信号，通过电路计算控制驱动机构带动聚光架初步对准太阳，偏差角度在±3°以内；(2)精跟踪，将精跟踪光电传感器模块安装在聚光电池组件的四个角上，跟随聚光架转动跟踪太阳并将电信号传送给控制电路，控制电路接收精跟踪光电传感器模块的电信号，通过电路计算控制驱动机构带动聚光架精确对准太阳，偏差角度在±0.5°以内。

步骤(1)粗跟踪方法为：将粗跟踪光电传感器模块中的长方体基座的底面固定在聚光架上，在长方体基座的四个侧面上分别安装四个用于接收光照的光电元件。

步骤(2)精跟踪方法为：在聚光电池组件的四个角、与聚光架上聚光电池组件相对面的四个角上分别安装四个用于接收聚光架汇聚的太阳光斑的光电元件。

本发明还提供一种双光电传感器联合控制太阳跟踪装置，它包括粗跟踪光电传感器模块、精跟踪光电传感器模块、控制电路、聚光电池组件、聚光架、驱动机构；所述的粗跟踪光电传感器模块安装在聚光架的顶部，聚光电池组件安装在聚光架的上部，接收聚光架汇聚的太阳光斑；所述的精跟踪光电传感器模块安装在聚光电池组件上且与聚光架的平面镜相对，接收聚光架汇聚的太阳光斑；所述的粗跟踪光电传感器模块和精跟踪光电传感器模块将电信号传送给控制电路；所述的驱动机构安装在聚光架上且接受控制电路的控制。

所述的粗跟踪光电传感器模块由一个长方体基座和多个光电元件组成，所述的长方体基座的底面固定在聚光架的顶部，多个光电元件分别安装在长方体基座的四个侧面上。

所述的精跟踪光电传感器模块由多个光电元件构成，该多个光电元件分别安装在聚光电池组件的四个角上，用于接收聚光架汇聚的太阳光斑。