[发明专利]基于极轴的槽式集热双轴跟踪结构的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热应用技术领域，具体涉及一种基于极轴的槽式集热双轴跟踪结构的控制方法。

背景技术

目前，可再生能源的开发和利用日益得到各国政府的关注，在不久的将来通过真空集热器将太阳能转换成热能具有很大的开发潜力。据2004年欧盟联合研究中心预测，到本世纪末，太阳能的应用在整个世界能源供应中的比率将超过70％。现有的槽式集热双轴跟踪结构(以下将简称为“结构”)大多是基于地平坐标系的双轴跟踪方式，大都没有考虑太阳日升方位角、日落方位角、当地经度与时区经度间的经度差、太阳时角和真太阳时角间的误差等因素对太阳位置判断的影响，导致结构跟踪效率变差，输出效率降低；此外，没有考虑部分遮蔽的情况，导致结构输出效率降低；同时由于结构运行和公式计算误差导致预测太阳位置与实际太阳位置存在偏差。因此研究提供一种基于极轴坐标系的槽式集热双轴跟踪结构的控制方法是非常有益和十分必要的。

发明内容

本发明目的是提供一种基于极轴的槽式集热双轴跟踪结构的控制方法，可有效地提高槽式集热结构跟踪精度。

本发明是这样实现的，如图1所示，基于极轴的槽式集热双轴跟踪结构包括有槽式聚光板1、第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'、上部支架5、真空集热管6、热存储器7、上下部底座8、8'、上下水管道9、10、水泵11、倾斜丝杆轴12、上部蜗轮蜗杆减速器13、上部步进电机14、倾斜平台15、编码器16、摆动支杆18、20'、20”、下部蜗轮蜗杆减速器23、下部步进电机24、移动支座27、底部丝杆轴28；其结构是下部支座30固定在下部底座8'上，下部支座30上部通过右支撑销轴20”与固定在倾斜平台15下面的下部轴承座22相铰接，摆动支杆18上端通过上部支撑销轴20与固定在倾斜平台15下面的固定座19相铰接，摆动支杆18下端通过左支撑销轴20'与移动支座27相铰接，由下部步进电机24和下部蜗轮蜗杆减速器23带动底部丝杆轴2转动并带动移动支座27移动，底部丝杆轴28的右端与固定在下部底座8'上的固定轴承座25相铰接，在下部步进电机24、下部蜗轮蜗杆减速器23及固定轴承座25内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关26、26'、26”，由上部步进电机14和上部蜗轮蜗杆减速器13带动的倾斜丝杆轴12通过上下轴承座17、17'支撑在倾斜平台15上面，倾斜丝杆轴12上端与上部支架5连接，倾斜丝杆轴12下端安装有编码器16，槽式聚光板1安装在上部支架5上，槽式聚光板1的四角处分别安装有第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'，真空集热管6安装在上部支架5上，槽式聚光板1上的光线汇聚到真空集热管6上，上下部底座8、8'分别通过通孔29、29'、29”固定于地面,倾斜平台15的长度与摆动支杆18的长度相等，左支撑销轴20'与右支撑销轴20”的水平高度相同。同。本发明特征在于对上述结构的控制方法是：

调节倾斜平台15与地面夹角等于摆动支杆18与地面夹角为θ＝φ，φ是当地维度。设摆动支杆18长度为A。以固定轴承座25为起点，移动支座27与固定轴承座25间的平均距离为B，则A与B之间满足下式(1)：

然后，判断某一天是一年中的第n天，n为正整数，根据式(2)计算出太阳赤纬角δ，则摆动支杆18与地面的倾角α_s可由式(3)得到，式(3)中的正负号取春夏为正，秋冬为负，则移动支座27的移动距离ΔB可由式(4)、(5)得到，春夏季ΔB为正，移动支座27朝固定轴承座25方向移动，秋冬季ΔB为负，则朝固定轴承座25反方向移动。太阳方位角γ_s可由式(6)得到。

α_s＝θ±δ(3)

B'＝Aarcsin(α_s)(4)

ΔB＝B-B'(5)

其中ω是太阳时角，中午12点为0°，上午为负，下午为正，每小时的时角为15°。

由于地球围绕太阳的运行轨道是椭圆形轨道，因此真太阳时角ω_z与太阳时角ω间存在误差。真太阳时角ω_z可由式(7)～(9)得到，然后将式(6)中的太阳时角ω用真太阳时角ω_z代替。

E＝9.87sin 2C-7.53cos C-1.5sin C(8)