[发明专利]太阳能聚光碟系统及其双轴跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能聚光碟系统及其双轴跟踪装置。

背景技术

随着世界经济的发展，全球对能源需求日益增长，传统的化石能源越来越不能满足人类的发展要求，全球面临着严重的能源短缺和燃烧化石能源产生的污染问题，世界各国均在寻找可替代化石能源的可持续发展的无污染的新能源。太阳能具有取之不尽，用之不竭，且无污染不受地域限制等特点，被认为是最理想的新能源之一。

碟式聚光太阳能热发电是目前效率最高的一种太阳能发电方式，最高效率可达29.4％。预计在未来形成产业化大规模应用，其成本将会大幅降低，成为与大规模常规电厂进行成本竞争的新能源发电。碟式太阳能热发电系统一般功率较小，约为5-100KW，因此可实现单独的分布式发电，也可以多台单机组网进行大规模电厂发电，应用范围十分广泛，是目前全球太阳能发电的研究热点。

碟式聚光太阳能热发电的原理是利用自动跟踪太阳的聚光镜将太阳能聚焦到热机的集热器，从而加热发动机进行运动做功，发动机拖动发电机，从而实现发电。由其原理可知，对太阳的自动跟踪系统是其关键之一。

如图1所示，聚光碟系统包括聚光碟装置01和双轴跟踪装置，其双轴跟踪装置能够实现聚光碟装置01的水平转动和俯仰运动，从而使聚光碟装置01可以同时跟踪太阳方位及高度变化。现有的双轴跟踪装置包括立柱06、桁架05、设置于立柱06顶部的回转支撑03和固定在桁架05上的螺旋升降机04，其中桁架05与回转支撑03铰接，螺旋升降机本体固定在桁架05上且其丝杆041的伸缩端通过关节轴承与回转支撑的连接板02连接。回转支撑03的转轴为竖直，因此回转支撑03转动时可以实现聚光碟装置的水平转动(即围绕竖直轴线转动，该竖直轴线为回转支撑的轴线)，螺旋升降机的丝杆伸缩时可以实现聚光碟装置的俯仰运动。

现有结构中，聚光碟装置的重心点即几何对称中心点(图1中水平虚线和竖直虚线的交点)并不位于俯仰转动轴线上，聚光碟的几何对称点(图1中水平虚线和竖直虚线的交点)随俯仰运动的变化始终偏离俯仰运动旋转轴，因此，该结构增加了重心配置的难度和不稳定性。聚光碟结构的重心变化会导致一系列工程问题，例如，机械结构受力不均、网架变形、螺旋丝杆变形等，从而影响聚光碟系统的跟踪精度和使用寿命。

综上所述，如何有效地提高聚光碟系统的稳定性和延长其使用寿命，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种双轴跟踪装置，该双轴跟踪装置的结构设计可以有效地提高聚光碟系统的稳定性和延长其使用寿命，本发明的第二个目的是提供一种包括上述双轴跟踪装置的聚光碟系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能聚光碟系统的双轴跟踪装置，包括立柱、桁架、设置于所述立柱顶端的回转支撑、驱动所述回转支撑转动的第一驱动装置，还包括：

固定于所述回转支撑上的安装件，所述桁架通过转轴铰接于所述安装件上，且所述转轴的轴线与回转支撑的轴线相互垂直且相交；

设置于所述桁架上的伸缩件，且所述伸缩件具有伸缩杆，且所述伸缩杆的伸缩端与所述安装件的侧壁通过关节轴承连接。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述转轴的轴线为水平线且所述回转支撑的轴线为竖直线。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述转轴的轴线和所述回转支撑的轴线的交点与所述伸缩杆位于同一竖直面上。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述伸缩杆与所述桁架的中轴线位于同一竖直面上。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述关节轴承的位置低于所述转轴的位置。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述安装件的侧壁上固定设置有安装销，所述关节轴承安装于所述安装销上。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述第一驱动装置具体为第一伺服电机。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述伸缩件具体为螺旋升降机，所述伸缩杆为所述螺旋升降机的丝杆，还包括驱动所述螺旋升降机的第二伺服电机。

优选地，上述双轴跟踪装置中，所述伸缩件具体为伸缩气缸。

一种太阳能聚光碟系统，包括聚光碟装置和双轴跟踪装置，所述双轴跟踪装置为如上述中任一项所述的双轴跟踪装置，且所述聚光碟装置的重心点与所述转轴的轴线和回转支撑的轴线的交点重合。