[实用新型]天文式太阳跟踪器

说明书

所属技术领域

本实用新型为一种天文式太阳跟踪器，属于太阳能应用领域，能对太阳作三维跟踪；其三维旋转平台上可装太阳能采集设备（如光伏设备或光热接收设备）对太阳进行跟踪运行，使得接收设备的接收平面始终与太阳入射光线垂直，以获得最大的太阳幅射采集量。 

背景技术

现有技术中，若以跟踪方法作区分，有以下两种方法，优缺点如下： 

1、光跟踪法：用一组光传感器，适时检测入射太阳光与设备的差角，进而驱动执行设备作姿态调整，直至差角为零，从而进入一个短暂的设备角与光入射角匹配的状态，并等待下一个差角的产生和调整，周而复始以达到跟踪太阳的目的；这种方法称作“光跟踪法”，属“被动跟踪”范畴，其逻辑构架如图18所示。由于光跟踪法简单、经济、易于实现，因此被人们最早采用。其优点是设备简单，不需配用复杂、精密的伺服系统，精度可做得很高，但其致命缺点是仅适用于全天晴朗无云的气候，若在复杂的气候条件下，哪怕只有些许浮云，设备就会不听使唤，误动作频发，原地重复多圈旋转，最终导致配线与配管系统的毁坏；灵敏度越高的设备这个问题越趋严重。而当阳光一旦从云缝里射出，由于机构反应速度差的存在，跟踪器却不在预定位置上，此时，接收设备若为高倍聚光的组中，则高温光斑不投射在接收元件上，而会投射在不耐温的（诸如电缆、管线、构架等）部件上，从而烧坏设备。此外，高分辨率的传感器大多由两组共四个光信号检测元件构成，它们彼此按不同的朝向工作，在户外环境中，朝上的那个元件极易受飘尘和鸟类的污染，朝下的元件易受雨水浸润等污染，而造成检测误差；同理，空中的飞机、飞禽活动、周边建筑、相邻的太阳能接收设备等等反射过来的哪怕很微弱的光，都将严重干扰着设备的正常运行，使之误判而烧坏设备。这就是国际太阳能产品市场上至今未能买到合适的此类型太阳跟踪器的原因。 

2、天文跟踪法：先根据地球与太阳之间的天文运行规律，计算出地球表面上任一点太阳的高度角与方位角随季节和时间变化的规律，再设计一套数控的机械设备，按其规律对设备进行预调整，以达到跟踪之目的；这种方法被称作“天文跟踪法”属“主动跟踪”范畴，其逻辑构架如图19所示。天文跟踪法首先要理清地球与太阳之间的天文运行规律。由于地球自转与绕太阳公转之间的黄道面/赤道面夹角（23°27′）的存在，以及地球上“恒星年”（365.25636日≈365日6时9分10秒）、“回归年”（365.24219879日≈365日5小时48分45.5秒）和“历法年”（365～366天/年，4年一闰、百年不闰、400年再闰）之间的差异，三者的公倍数无限大，使得太阳在天空中的位置随着时间和地理位置的不同而在不断变化着，不但每日不同、每季不同，而且每年的同一日也不同，国际天文学界以及太阳能界的先驱们数百年来作了许多探索，发表了许多论文， 公布了许多算法。在天文算法中规定：水平方向以正南为零度，南偏东为负值、南偏西为正值，称为方位角；垂直方向以地平线为零度，低于地平线为负值、高于地平线为正值，称作高度角。对聚光太阳能接收设备而言，其聚光比越大，在预定焦平面上得到的光强越大，要求的算法精度就越高，其接收效率也越高；反之，设备的聚光比越小，对算法精度的要求也愈低；因此，对于不同系统，只要采用与其精度要求相适应的算法就行。这种跟踪器在国际上有人销售，价格昂贵。 

此外，天文跟踪法是一种数字式跟踪器，设备易于组成需作姿态群控的接收器阵列，比如“避风”（设备拉平，高度角＝90°）、“避雪”（设备竖直，高度角＝0°）、“避尘”（设备竖直，高度角＝0°）、“防冻”（内部液体排空）、“防系统热溢出”（与太阳光保持一定夹角）“跟踪”、“休眠”等定量的远程姿态群控指令，可通过总线式“RS485”接口或以太网的“TPC/IP”接口得以发出和接收，通过服务器还能进行各种数据远程采集以及设备的初始化和自动化管理。 

现有技术中，若以系统的控制方式作区分，也有以下两种，优缺点如下：