基于极轴的碟式发电双轴跟踪结构的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种碟式发电双轴跟踪结构的控制方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，可再生能源的开发和利用日益得到各国政府的关注，在不久的将来将太阳 能转换成电能具有很大的开发潜力。据2004年欧盟联合研宄中心预测，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%。现有的碟式发电双轴跟踪结构（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，碟式发电结构输出效率降低；此外，基于 地平坐标系的双轴跟踪方式由于要不断地跟踪太阳高度角、方位角，导致两个步进电机不 断工作，降低了使用寿命，增加了维护量；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。因此研宄提供一种基于极轴的碟式发电双轴跟踪结构的控 制方法是非常有益和十分必要的。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种基于极轴的碟式发电双轴跟踪结构的控制方法，可有效地 提尚碟式发电结构跟踪精度。
[0004] 本发明是这样实现的，如图1所示，基于极轴坐标系的碟式发电双轴跟踪结构包 括有顶部安装的多面镜子1、第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2"、2"'、镜子支架3、 斯特林发电机4、发电机支架5、倾斜丝杆轴7、倾斜平台8、摆动支杆12、上部步进电机13、 上部蜗轮蜗杆减速器14、下部步进电机16、下部蜗轮蜗杆减速器17、固定轴承座18、移动支 座19、底部丝杆轴20、编码器22、下部支座23、底座24 ;其结构是下部支座23固定在底座24 上，下部支座23的上部通过右支撑销轴11"与固定在倾斜平台8下面的下部轴承座9相铰 接，摆动支杆12上端通过上部支撑销轴11与固定在倾斜平台8下面的固定座10相铰接， 摆动支杆12下端通过左支撑销轴11'与移动支座19相铰接，由下部步进电机16和下部蜗 轮蜗杆减速器17带动底部丝杆轴20转动并带动移动支座19移动，底部丝杆轴20的右端 与固定在底座24上的固定轴承座18相铰接，在下部步进电机16、下部蜗轮蜗杆减速器17 及固定轴承座18内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关21、21'、21"，由上部步进电机 13和上部蜗轮蜗杆减速器14带动的倾斜丝杆轴7通过上下轴承座6、6'安装在倾斜平台8 上面，倾斜丝杆轴7上端与镜子支架3连接，倾斜丝杆轴7下端安装有编码器22,镜子支架 3上部安装有多面镜子1，在多面镜子1的组合体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"'，顶部安装有斯特林发电机4的发电机支架5的底部与镜子支 架3固定连接，多面镜子1上的光线汇聚到斯特林发电机4上，倾斜平台8的长度与摆动支 杆12的长度相等，左支撑销轴11'与右支撑销轴11"的水平高度相同，本发明特征在于对 上述结构的控制方法是：
[0005] 调节倾斜平台8与地面夹角等于摆动支杆12与地面夹角为θ = φ，φ是当地维 度。设摆动支杆12长度为A。以固定轴承座18为起点，移动支座19与固定轴承座18间的 平均距离为B，则A与B之间满足式（1):
【主权项】
1. 一种基于极轴的碟式发电双轴跟踪结构的控制方法，基于极轴的碟式发电双轴跟踪 结构包括有顶部安装的多面镜子（1)、第一、第二、第三、第四光敏传感器（2、2'、2"、2" '）、 镜子支架（3)、斯特林发电机（4)、发电机支架（5)、倾斜丝杆轴（7)、倾斜平台（8)、摆动支 杆（12)、上部步进电机（13)、上部蜗轮蜗杆减速器（14)、下部步进电机（16)、下部蜗轮蜗 杆减速器（17)、固定轴承座（18)、移动支座（19)、底部丝杆轴（20)、编码器（22)、下部支座 (23)、底座（24);其结构是下部支座（23)固定在底座（24)上，下部支座（23)的上部通过右 支撑销轴（11"）与固定在倾斜平台（8)下面的下部轴承座（9)相铰接，摆动支杆（12)上端 通过上部支撑销轴（11)与固定在倾斜平台（8)下面的固定座（10)相铰接，摆动支杆（12) 下端通过左支撑销轴（11'）与移动支座（19)相铰接，由下部步进电机（16)和下部蜗轮蜗 杆减速器（17)带动底部丝杆轴（20)转动并带动移动支座（19)移动，底部丝杆轴（20)的 右端与固定在底座（24)上的固定轴承座（18)相铰接，在下部步进电机（16)、下部蜗轮蜗杆 减速器（17)及固定轴承座（18)内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关（21、21'、21")， 由上部步进电机（13)和上部蜗轮蜗杆减速器（14)带动的倾斜丝杆轴（7)通过上下轴承座 (6、6'）安装在倾斜平台（8)上面，倾斜丝杆轴（7)上端与镜子支架（3)连接，倾斜丝杆轴 (7)下端安装有编码器（22)，镜子支架（3)上部安装有多面镜子（1)，在多面镜子（1)的组 合体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"'），顶部安装有斯 特林发电机（4)的发电机支架（5)的底部与镜子支架（3)固定连接，多面镜子（1)上的光 线汇聚到斯特林发电机（4)上，倾斜平台（8)的长度与摆动支杆（12)的长度相等，左支撑 销轴（11'）与右支撑销轴（11"）的水平高度相同，本发明特征在于对上述结构的控制方法 是： 调节倾斜平台（8)与地面夹角等于摆动支杆（12)与地面夹角为0 =巾，巾是当地维 度。设摆动支杆（12)长度为A，以固定轴承座（18)为起点，底部支座（19)与固定轴承座 (18)间的平均距离为B，则A与B之间满足式（1):
(1) /以口，方|谓丨木yvTH-年中的第n天，n为正整数，根据式（2)计算出太阳赤炜角S，则 摆动支杆（12)与地面的倾角as可由式（3)得到，式（3)中的正负号取春夏为正，秋冬为 负，则底部支座（19)的移动距离AB可由式（4)、（5)得到，AB为正，则朝固定轴承座（18) 方向移动，AB为负，则朝固定轴承座（18)反方向移动，太阳方位角Ys可由式（6)得到：
其中《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。"， (2) (6) 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Wz与太阳时角《间存 在误差，真太阳时角可由式（7)、（8)、（9)得到，然后将式（6)中的太阳时角U用真太 阳时角代替：
(7) 其中由式（10)得到时钟时间t，t= 12点时《= 0,L为当地的经度，Ls为当地标准 时间所在地的经度，由于我国位