[发明专利]一种太阳能跟踪与驱动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能跟踪与驱动控制系统。

背景技术

太阳能热发电由于其发电方式与传统发电方式相似，具有并网容易、易于大规模推广等特点，在世界范围内得到了广泛关注。太阳能热发电主要有四类：太阳能槽式发电，太阳能塔式发电，太阳能碟式发电，太阳能烟囱发电。太阳能碟式发电是太阳能热发电方式中光电转化效率最高的一种方式，同时具有可标准化生产、灵活性高等特点，在未来将有很大的发展空间。通过旋转抛物面蝶形聚光器将入射太阳光聚焦到接受器中，加热工质，驱动发电机发电。太阳能碟式发电工作温度高，工作温度的变化将极大影响整个系统的工作状态，需对聚焦处温度实现实时控制，而最经济的办法是将其和太阳光跟踪系统结合起来。目前的跟踪技术国内外都做了大量的研究，如中国科学院上海物理技术研究所研制的两维程控太阳跟踪器，中国科学院理论物理研究所陈应天教授创新的提出数字化太阳跟踪和聚光理论，美国亚利桑那大学推出的采用铝型材框架结构的新型太阳能跟踪装置。但这些技术都是在非聚焦点处实施跟踪，无法实时反映出聚焦处的实际工作状况，这样就会导致跟踪反应速度也不快、跟踪精度不够高等缺点。

  目前传统的蜗轮蜗杆传动机构大多是采用单个的蜗杆和单个的蜗轮传动，并广泛地用于传递动力和减速器上,其种类繁多，型号各异，应用范围十分广泛。随着科学技术的不断发展和生产水平的日益提高,普通蜗轮蜗杆传动机构由于接触齿数少、工作不平稳、抗冲击能力不强、传动力矩小和使用寿命短等缺点已经不能满足人们的使用要求。

发明内容

   本发明的目的是要提供一种跟踪反应速度快、跟踪精度高、低成本、其驱动部分工作平稳、抗冲击能力强、传动力矩大、使用寿命长的太阳能跟踪与驱动控制系统。

本发明实现上述目的的技术方案是，一种太阳能跟踪与驱动控制系统，其创新点在于：包括接收器、防护板、至少三个热电偶温度传感器、中央控制单元、高度角角度传感器、方位角角度传感器、方位角驱动机构、高度角驱动机构、GPS模块、电源、方位角蜗轮蜗杆传动机构、高度角蜗轮蜗杆传动机构、轴承座、高度旋转轴、方向旋转轴和至少一个驱动电源；所述热电偶温度传感器、高度角角度传感器、方位角角度传感器和GPS模块均与中央控制单元电连接，所述热电偶温度传感器传送温度信号至中央控制单元，所述高度角角度传感器传送高度角信号至中央控制单元，所述方位角角度传感器传送方位角信号至中央控制单元，所述GPS模块传送太阳坐标至中央控制单元，所述方位角驱动机构和高度角驱动机构均与中央控制单元的输出端电连接，所述电源为中央控制单元供电，所述驱动电源与中央控制单元电连接；所述方位角驱动机构驱动方位角蜗轮蜗杆传动机构，所述高度角驱动机构驱动高度角蜗轮蜗杆传动机构；所述方位角驱动机构具有至少两个第一驱动电机，所述高度角驱动机构具有至少两个第二驱动电机，所述第一驱动电机与驱动电源电连接，所述第二驱动电机与驱动电源电连接，所述驱动电源接收中央控制单元的信号，从而控制第一驱动电机和第二驱动电机；所述方位角蜗轮蜗杆传动机构包括方位角输出蜗轮和至少两套方位角蜗杆传动机构，方位角输出蜗轮和至少两套方位角蜗杆传动机构传动连接，且每套方位角蜗杆传动机构均包括方位角主动蜗杆、方位角过渡蜗轮和方位角过渡蜗杆，方位角主动蜗杆与方位角过渡蜗轮啮合，方位角过渡蜗轮与方位角过渡蜗杆固定连接，方位角过渡蜗杆与方位角输出蜗轮啮合，各个第一驱动电机分别与各套方位角蜗杆传动机构的方位角主动蜗杆传动连接，所述方位角角度传感器与方向旋转轴固定连接；所述高度角蜗轮蜗杆传动机构包括高度角输出蜗轮和至少两个高度角蜗杆，高度角输出蜗轮和至少两个高度角蜗杆传动连接，各个第二驱动电机分别与各套高度角蜗杆传动连接，所述高度角角度传感器与高度旋转轴固定连接；所述高度角蜗轮蜗杆传动机构安装在轴承座上，所述高度角蜗轮蜗杆传动机构与高度旋转轴固定连接，所述方位角蜗轮蜗杆传动机构与方向旋转轴固定连接，且所述方向旋转轴与轴承座固定连接；所述热电偶温度传感器分布在防护板上，且以接收器的接收口为中心成至少一圈的圆形排布，每一圈的圆形排布上有至少三个热电偶温度传感器。

所述方位角蜗杆传动机构为两套，且两套方位角蜗杆传动机构的两个方位角过渡蜗杆的轴线相互平行，两个方位角主动蜗杆的轴线相互平行。

还包括显示电路，所述显示电路与中央控制单元的输出端电连接。

所述热电偶温度传感器采用K型φ1mm铠装热电偶或快速响应的膜片热电偶。

所述高度角角度传感器和方位角角度传感器采用光电角度编码器、电阻角度传感器或绕线电阻角度传感器。