[发明专利]一种太阳跟踪控制器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳跟踪控制装置，具体地说，是涉及一种单轴自动跟踪太阳运动轨迹的光电传感控制技术，属于太阳能利用技术领域。

在此处键入技术领域描述段落。

背景技术

自上个世纪70年代能源危机以来，太阳能利用的研究和推广日益受到人们的普遍关注和重视。与常规能源不同，太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，要提高入射光的能流密度，必须用聚光装置，使之聚集到较小的接收器上。在太阳能聚光利用技术中，太阳跟踪控制器是不可缺少的重要设备之一。太阳跟踪控制器一般由太阳位置光电传感器和电机驱动器组成，光电传感器实时检测太阳光线的入射角，当入射光线与传感器主光轴的偏差超过设定值时，传感器输出的电信号通过电机驱动器的处理和放大后，控制电机驱动聚光器旋转，减小偏差，从而达到跟踪太阳的目的。但是由于现有太阳跟踪控制器输出的驱动电机的电压或步进脉冲频率一般是不变的，电机每一次转动的转速一般也不会变。这对于采用减速比很大的高精度跟踪系统来说，聚光装置旋转的速度将很慢。当出现云遮太阳较长的时间才转晴、聚光器的指向偏离太阳位置的角度较大的情形时，要经过较长的时间聚光器的指向才能被调整到太阳的位置，这将给太阳能的收集造成很大的损失。另外，传统的太阳位置光电传感器在云遮太阳时，往往会出现跟踪天空最亮区域的现象，极大地影响跟踪的稳定性和可靠性。

 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种单轴自动跟踪太阳轨迹的控制器。该种控制器在太阳辐射强度较低时能自动切断电源停止跟踪；在聚光器的指向偏离太阳位置的角度较大时能驱动电机作先快后慢转动，使聚光器的指向在较短的时间内就能调整到太阳的精确位置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

该跟踪控制器设有三个光电传感器：其中两个为用于探测太阳位置的高精度传感器和低精度传感器，另一个为用于控制高精度传感器和低精度传感器电源开关的太阳光强传感器。在高精度传感器与电机驱动器之间设有一屏蔽开关。屏蔽开关的控制端与低精度传感器的输出端电连接。当控制端有电压时，屏蔽开关处于关断状态；当控制端无电压时，屏蔽开关处于接通状态。太阳光强传感器的输出端与传感器电源开关的控制端电连接。跟踪过程包含两个闭环控制模式：粗略-快速模式和精确-低速模式。当聚光器的指向偏离太阳位置的角度较大时，跟踪系统首先进入粗略-快速控制模式，低精度传感器输出的电信号通过电机驱动器的处理放大后驱使电机作快速转动，在较短的时间内就将聚光器的指向调整到太阳位置的附近；当低精度传感器停止工作后，屏蔽开关接通，跟踪系统进入精确-低速控制模式，高精度传感器输出的电信号通过电机驱动器的处理放大后驱使电机作低速转动，在较短的时间内就可将聚光器的指向调整到太阳的精确位置；粗略-快速模式和精确-低速模式优势互补，从而实现快速精确跟踪太阳的目的。

在太阳被云层遮挡，辐射强度很低时，太阳光强传感器输出端的电压为零或较低，传感器电源开关处于关断状态，系统将停止跟踪；当太阳的辐射强度较高时，太阳光强传感器输出端的电压较高，传感器电源开关处于接通状态，系统进入跟踪状态。从而保证了跟踪系统的可靠性和稳定性。

太阳光强传感器由一个光敏元器件和一个放大电路构成。低精度传感器的跟踪范围要尽可能的宽，高精度传感器的跟踪范围要大于低精度传感器的精度。

本发明的有益效果是：所增加的低精度传感器、屏蔽开关、传感器电源开关、太阳光强传感器及其它元器件，结构较简单，价格较低廉；跟踪范围宽，跟踪太阳位置速度快。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明控制系统结构方框图。

图2是本发明第一种实施例控制系统结构电路图。

图3是本发明第二种实施例控制系统结构电路图。

图4是本发明第二种实施例的步进脉冲发生器内部结构图。

图5是本发明第二种实施例的脉冲信号放大器内部结构图。

图6是高精度传感器和低精度传感器一体化设计的一种结构示意图。

图7是图6的俯视图。