同心圆轨式跟踪聚光装置的制作方法

文档序号:18210070发布日期:2019-07-19 22:11阅读:344来源:国知局
同心圆轨式跟踪聚光装置的制作方法

本实用新型涉及一种光能采集装置,具体是一种利用同心圆轨跟踪光源方位进行聚光的装置。



背景技术:

现有的太阳能聚光发电系统,在地面上安装若干台大型反光镜形成一个阵列,将太阳光反射聚集到接收塔上的吸热器,吸热器将太阳能转化为热能,驱动发电机运行。现有技术已经可以做到当太阳正对反光镜阵列时,所有反光镜所反射的光都聚集在吸热器上,形成一个聚光点。但因反光镜和吸热器的安装位置固定,而太阳的照射角度在一天之内会不断地变化,导致反光镜阵列反射阳光形成的聚光点和接收塔上的吸热器两者所处的位置不能始终重合,一天之内从反光镜上反射的太阳光只有几个小时可以照射在吸热器上,其他时间都不能照射吸热器做功,这种现象造成光能的浪费,降低了发电系统的光电转化效率。



技术实现要素:

为了克服现有太阳能聚光发电系统不能始终保持聚光点和吸热器所在的位置重合,而造成光能浪费的缺陷,本实用新型提供一种利用同心圆轨跟踪光源方位进行聚光的装置,无论一天之中阳光照射方向如何变化,一年之中阳光照射高度随着季节的变动而升高降低,由多台反光镜反射阳光所形成的聚光始终照射在接收塔顶端的吸热器上,以实现高效地利用光能来产生电能。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是:一种同心圆轨式跟踪聚光装置,包括光照水平角度传感器,反光镜水平朝向调整机构,聚光点垂直高度传感器,反光镜俯仰角度调整机构,另有一个控制器与上述设备连接。由光照水平角度传感器实时检测光源的照射方向,当光源照射的方向发生变化而导致反射聚光点在水平方向上偏离吸热器时,所述光照水平角度传感器感应到这个变化,由控制器指令反光镜水平朝向调整机构运转,使反光镜阵列在水平面上整体旋转一定的角度,再次正对光源方向,从而使聚光点再次水平移动到吸热器上;由聚光点垂直高度传感器实时检测多台反光镜反射所形成的聚光点的高度,当所述聚光点随着太阳照射高度的变化而在垂直方向上偏离吸热器时,聚光点垂直高度传感器感应到这个变化,由控制器指令反光镜俯仰角度调整机构运转,同步调整所有反光镜的俯仰角度,使聚光点再次垂直移动到吸热器上。通过对所述聚光点在水平方向和垂直方向上的实时调节,使聚光点始终与吸热器所在的位置保持重合,从而最大程度地利用太阳光能。

上述的同心圆轨式跟踪聚光装置,所述反光镜水平朝向调整机构由一个整体框架和安装在地面上的多条呈同心圆形状排列的水平轨道以及反光镜水平驱动装置组成。所述整体框架下方有数个支撑轮,支撑轮位于所述同心圆轨道上。把多个反光镜安装在整体框架上,形成一个反光镜阵列。当这个反光镜阵列正对太阳时,所有反光镜所反射的光都聚集在同心圆轨道的圆心上方某一个高度,形成一个聚光点。把太阳能接收塔安装在同心圆轨道的圆心,接收塔顶端的吸热器与上述聚光点的位置重合。另外在所述同心圆轨道一侧还装设有齿条,齿条与轨道平行装设且与轨道固定连接。在所述整体框架上每隔一定距离安装一台水平驱动电动机,每台水平驱动电动机都通过固定在整体框架上的减速机与上述齿条相连接。在所述整体框架的底部装设有一个水平圆弧形导电轨,在同心圆轨道上每隔90度分布有1个供电桩。供电桩从地面向上伸出一定高度,下端与埋设于地下的电线连接,顶端有一个碳刷,碳刷与所述水平圆弧形导电轨始终以滑动摩擦的形式保持接触。在所述整体框架上,另有一个正转接触器和一个反转接触器分别与所有水平驱动电动机和圆弧形导电轨连接,这两个接触器与所述控制器以及水平驱动电动机共同作用,构成反光镜阵列水平驱动机构。通过所述水平驱动电动机的正转或反转,整个反光镜阵列可以在同心圆轨道上围绕圆心双向转动。

上述的同心圆轨式跟踪聚光装置,在所述反光镜阵列的左右两端各设有一个光照水平角度传感器,所述光照水平角度传感器由一个安装有光源垂直角度感应探头和光源水平角度感应探头的感光盒,以及与感光盒连接的俯仰角度调节装置组成。所述感光盒的底边两端各有一个转轴,这两个转轴在同一条直线上,感光盒的下方有一个支架,感光盒通过前述的两个底边转轴与支架连接。在感光盒上还固定安装有一个圆弧形齿轮臂,圆弧形齿轮臂的弧形面上分布有齿轮条纹,在所述支架上安装有一个感光盒俯仰调节电动机,此电动机通过减速机与圆弧形齿轮臂上的齿轮啮合。另有一个正转接触器和一个反转接触器与所述感光盒俯仰调节电动机连接,这两个接触器分别从前述的整体框架下的圆弧形导电轨取电,并在控制器的指令下闭合或断开,使感光盒俯仰调节电动机正转或反转,与感光盒俯仰调节电动机减速装置啮合的圆弧形齿轮臂上下摆动,带动与之连接的感光盒也围绕两个底边转轴做上下摆动。在所述支架上安装有两个行程开关,当圆弧形齿轮臂运行到上止点或下止点后,触发所述行程开关,感光盒俯仰调节电动机停止转动,从而把感光盒围绕两个底边转轴做上下摆动的角度限制在与地面成0度和90度之间。所述支架固定在整体框架上,且支架上的感光盒的安装高度超出反光镜的上缘高度,即使阳光平射,反光镜也不会遮挡照射到感光盒上的阳光。所述感光盒为长方体形状,且一面朝向光源,在背光面上安装有4个光敏探头,这4个光敏探头分别位于感光盒背光面的上下左右4个边缘的中点,且与感光盒之间隔开一定距离。所述的4个光敏探头都通过信号线和控制器连接,控制器上有若干探头信号线路接口,每个探头信号线都在控制器上占用一个线路接口,且光敏探头在感光盒上所在的位置和其信号线在控制器上的线路接口的位置一一对应,控制器根据各个不同线路接口的信号强度实时检测感光盒上各光敏探头所接受的光照强度。其中位于上、下两个边缘的光敏探头分别负责探测光源相对于感光盒上、下表面所在平面的垂直角度。当感光盒的上表面或下表面与光源处于同一个平面时,前述的上、下两个边缘的光敏探头处于感光盒的阴影中。当光源相对于感光盒上表面或下表面的垂直角度超过设定值,阳光越过感光盒上边缘或下边缘照射到光敏探头上,被照射到的光敏探头通过信号线把这个光照强度的变化以电信号形式传输给控制器,控制器根据所接收到的信号判断光源相对于感光盒的照射角度是偏高还是偏低,然后指令两个光照水平角度传感器的感光盒俯仰调节电动机同步转动,调整两个感光盒的俯仰角度,使光源与感光盒的上表面或下表面处于同一个平面。位于所述感光盒左、右两个边缘的光敏探头负责粗略探测光源相对于感光盒的水平方位,当感光盒朝向光源的前面板正对光源时,感光盒背光面左、右两个边缘的光敏探头处于感光盒的阴影中。当光源相对于感光盒左或右表面的水平照射角度超过设定值,阳光越过感光盒左边缘或右边缘照射到光敏探头上,左边缘或右边缘的光敏探头通过信号线把这个光照强度的变化以电信号形式传输给控制器,控制器根据所接收到的信号判断出光源相对于感光盒是偏东还是偏西,随即接通与前述的反光镜阵列水平驱动电动机相连接的正转接触器或反转接触器,所有水平驱动电动机开始正转或反转,通过减速机和固定在地面上的齿条,带动整体框架在轨道上以正时针或逆时针方向水平转动,以此方式粗略地调整反光镜阵列相对于光源的水平角度。

上述的两个感光盒内部还各有一组排列成半圆形的高精度光敏探头,负责精确探测光源相对于感光盒的水平方位。这一组高精度光敏探头以感光盒的前面板中间点和感光盒的背光面中间点两点连线为中心线对称排列,且在中心线的位置不安装光敏探头,留下一个缺口。在感光盒的朝向光源的前面板中间有一个竖向的开口,阳光透过这个开口照射到以半圆形排列的高精度光敏探头上,并且感光盒的前面板竖向开口与高精度光敏探头组中间缺口所在的位置两点连线,与上述同心圆轨道的圆心与反光镜阵列的中心两点连线平行,两个感光盒前面板的朝向与反光镜阵列的朝向始终相同。从正对光源的方向看,高精度光敏探头的缺口和感光盒前面板竖向开口两点连线把整个高精度光敏探头组分成了左右两部分。在每个高精度光敏探头下方,都有一个信号线连接到控制器,控制器上有若干探头信号线路接口,每个探头信号线都在控制器上占用一个线路接口,且光敏探头在半圆形探头组中所在的位置和其信号线在控制器上的线路接口的位置一一对应,控制器根据各个不同线路接口的信号强度实时检测半圆形探头组中各高精度光敏探头所接受的光照强度。因感光盒相对于光源的垂直角度始终控制在设定角度以下,从感光盒前面板竖向开口透射进感光盒内的光线的照射角度也始终维持在一定范围内,能够照射在半圆形高精度光敏探头组上。当反光镜阵列正对太阳时,阳光照射在前述感光盒上,透过感光盒前面板上的竖向开口投射在高精度光敏传感器圆环的缺口处,此时感光盒内的所有高精度光敏传感器都位于阴影之中,各个光敏传感器所接受到的光照强度都相同。随着太阳照射水平方向的变化,上述反光镜反射聚光点在水平方向上偏离吸热器所在的位置,阳光也开始投射到感光盒内光敏传感器缺口旁边的高精度光敏探头上,这个受到阳光照射的高精度光敏探头所受到的光照强度大于其他高精度光敏探头所受到的光照强度。与受到照射的光敏传感器相连的信号线把这个光照强度的变化以电信号形式传输给控制器,控制器得到信号后,根据发出信号的高精度光敏传感器位于传感器半圆中的左侧还是右侧,判断阳光照射角度是偏东还是偏西,随即接通与前述的反光镜阵列水平驱动电动机相连接的正转接触器或反转接触器,所有水平驱动电动机开始正转或反转,通过减速机和固定在地面上的齿条,带动整个框架在轨道上以正时针或逆时针方向水平转动。转动到一定角度后,从光照水平角度传感器感光盒前面板上的竖向开口中照射进感光盒的阳光正好落在高精度光敏探头组的中间缺口上,所有高精度光敏探头都不再受到阳光的照射,反光镜阵列也再一次正对太阳。这时,控制器从所有高精度光敏探头所接收到的电信号强度,判断感光盒已正对光源,即指令所有水平驱动电动机停止运转。因所述感光盒前面板与反光镜阵列的朝向相同,当感光盒前面板正对光源时,反光镜阵列也正对太阳,反射阳光的聚光点再一次落在吸热器上。以此方式,控制器和光照水平角度传感器以及水平驱动电动机共同作用,完成反光镜阵列对光源的水平方向的精确跟踪和调整。

上述的两个光照水平角度传感器的感光盒前面板朝向都与反光镜阵列的朝向始终相同,因控制器同步指令两台传感器的感光盒俯仰调节电动机工作,所述的两个光照水平角度传感器在任何时刻的水平朝向和垂直朝向都完全相同。两个光照水平角度传感器分为一主一副,在正常情况下控制器根据主传感器所收集到的光照角度来指令反光镜阵列水平驱动装置和感光盒俯仰调节电机运行,当主传感器位于接收塔阴影中而无法判断光源角度时,控制器采用副传感器所收集到的光照角度信号来做出指令。

上述的同心圆轨式跟踪聚光装置,每一个反光镜都通过一个托架固定在底部的整体框架上,所述托架的底边两端各有一个转轴,这两个托架转轴排列在同一条直线上,托架通过此转轴与整体框架连接。所述托架的边框固定连接有一个圆弧形托架齿轮臂,圆弧形托架齿轮臂的弧形面上分布有齿轮条纹,另外在每个反光镜托架下的整体框架上还安装有一个反光镜俯仰调节电动机,反光镜俯仰调节电动机通过减速机与所述圆弧形托架齿轮臂上的齿轮啮合。另有一个正转接触器和一个反转接触器分别与所有的反光镜俯仰调节电动机连接,接触器的另一端与整体框架下的水平圆弧形导电轨连接。在控制器的指令下,正转接触器和反转接触器分别闭合断开,使所有的反光镜俯仰调节电动机同步正转或反转,通过减速装置带动所述圆弧形托架齿轮臂围绕托架转轴双向摆动,与圆弧形托架齿轮臂连接的反光镜托架也围绕托架转轴同步上下摆动,从而实现对所有反光镜的俯仰角度的同步调节。在所述的反光镜俯仰角度的每一次调节过程中,所有反光镜的俯仰调节电动机的运转方向和运转时长都相同,反光镜阵列中的所有反光镜,无论其离吸热器的距离是多少,在垂直角度上的角度变化都相同,反光镜阵列反射阳光所形成的光也始终聚集成一个集中点。

上述的同心圆轨式跟踪聚光装置,在所述接收塔顶端的吸热器上下两端附近各装设有一个圆弧形的聚光点垂直高度传感器。所述两个圆弧形的聚光点垂直高度传感器各自位于同一个水平面内,两个圆弧形传感器的圆心两点连线与地面垂直,并且吸热器的中心点也在这条连线上。两个圆弧形传感器都与吸热器隔开一定距离,并且都固定在同一个垂直支架上,这个垂直支架的底部固定在太阳能接收塔的南侧塔身上。在所述上下两个圆弧形聚光点垂直高度传感器上各装设有16个光热感应器,这16个光热感应器等距分布在圆弧形传感器上。圆弧形传感器的弧度是240度,缺口朝向南侧。光热感应器由高熔点材料制作的喇叭形状的遮光罩和位于遮光罩底部的光热感应探头组成,16个光热感应器以圆弧形传感器的圆心向外呈放射状排列,遮光罩的喇叭开口朝向反光镜阵列,喇叭底部带有光热感应探头的一端指向圆弧形传感器的圆心所在的垂线。每一个光热感应探头都通过一根信号线连接到控制器,控制器上有若干探头信号线路接口,每个探头信号线都在控制器上占用一个线路接口,且光热感应探头在光热感应器上所在的位置和其信号线在控制器上的线路接口的位置一一对应,控制器根据各个不同线路接口的信号强度实时检测光热感应器上各光热感应探头所接受的光热辐射强度。当反光镜阵列所反射的聚光照射在吸热器上时,位于吸热器上下两端的光热感应器没有受到聚光照射,所受到的光热辐射较小。随着太阳高度的变化,从反光镜反射而成的聚光点偏离吸热器,而投射在吸热器上方或下方,位于吸热器上方或下方正对反光镜阵列的光热感应器的光热感应探头开始接受到较高强度的光热辐射,连接这个光热感应探头的信号线把这个辐射变化以电信号形式传输到控制器,控制器根据发生辐射变化的光热感应器的位置,确定前述的聚光点相对于吸热器是偏高还是偏低,并指令所有反光镜俯仰调节电动机正转或反转,同步调整所有反光镜的垂直朝向,把聚光点再次投射到吸热器上。因光热感应器的遮光罩为喇叭形状,且开口指向反光镜阵列,位于光热感应器底部的光热感应探头只能受到反光镜的聚光照射,从其他方向照射过来的光线都被遮光罩遮挡而不能使光热感应探头探测到,以起到抗外界干扰的作用。

本实用新型的有益效果是,本实用新型同心圆轨跟踪聚光装置利用光照水平角度传感器实时检测光源的水平方向,并通过反光镜水平朝向调整机构实现对光源在水平方向上的跟踪,从而使反光镜反射形成的聚光在水平方向上不偏离吸热器;利用聚光点垂直高度传感器实时检测反光镜反射形成的聚光的垂直高度,并通过反光镜俯仰角度调整机构在垂直方向上实现对聚光点的高度控制。通过对所述聚光点在水平方向和垂直方向上的实时调节,使聚光点始终与吸热器所在的位置保持重合,从而最大程度地利用太阳光能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型示意图;

图2为光照水平角度传感器侧视图;

图3为沿着图2中A-A线的剖视图;

图4为反光镜阵列水平驱动装置侧视图;

图5为聚光点垂直高度传感器示意图;

图6为聚光点垂直高度传感器俯视图;

图7为反光镜俯仰角度调整机构侧视图。

图中1.同心圆轨道,2.整体框架,3.支撑轮,4.太阳能接收塔,5.反光镜阵列,6.吸热器,7.齿条,8.水平驱动电动机,9.水平驱动减速机,10.圆弧形导电轨,11.供电桩,12.电线,13.碳刷,14.水平驱动正转接触器,15.水平驱动反转接触器,16.控制器,17.光照水平角度传感器,18.感光盒,19.光源垂直角度感应上探头,20.光源垂直角度感应下探头,21.底边转轴,22.感光盒支架,23.感光盒圆弧形齿轮臂,24.感光盒俯仰调节电动机,25.感光盒俯仰调节减速机,26.感光盒俯仰调节正转接触器,27.感光盒俯仰调节反转接触器,28.上止点行程开关,29.下止点行程开关,30.光源水平角度感应左探头,31.光源水平角度感应右探头,32.高精度光敏探头,33.探头缺口,34.竖向开口,35.聚光点垂直高度传感器,36.垂直支架,37.光热感应器,38.遮光罩,39.光热感应探头,40.托架,41.托架转轴,42.圆弧形托架齿轮臂,43.反光镜俯仰调节电动机,44.反光镜俯仰调节减速机,45.反光镜俯仰调节正转接触器,46.反光镜俯仰调节反转接触器。

具体实施方式

同心圆轨式跟踪聚光装置包括一组安装在地面上的同心圆轨道1,以及一个整体框架2,整体框架2通过若干支撑轮3在同心圆轨道1上围绕圆心旋转。太阳能接收塔4安装在同心圆轨道1的圆心处。在整体框架2上安装有多台反光镜,形成一个反光镜阵列5。当这个反光镜阵列5正对太阳时,所有反光镜所反射的光都聚集在太阳能接收塔4顶端的吸热器6上。另外在同心圆轨道1一侧还装设有齿条7,齿条7的侧面上有齿牙,并与同心圆轨道1固定连接。在整体框架2上每隔一定距离安装一台水平驱动电动机8,每台水平驱动电动机8都连接着水平驱动减速机9,水平驱动减速机9固定在整体框架2,并与齿条7相啮合。在整体框架2的底部装设有一个水平的圆弧形导电轨10,在同心圆轨道1上每隔90度分布有1个供电桩11。供电桩11从地面向上伸出一定高度,其下端与埋设于地下的电线12连接。4个供电桩11的顶端各有一个碳刷13,无论整体框架2在同心圆轨道1上旋转到什么位置,至少有一个碳刷13与圆弧形导电轨10以滑动摩擦的形式保持接触。在整体框架2上,有一个水平驱动正转接触器14和一个水平驱动反转接触器15分别与所有水平驱动电动机8和圆弧形导电轨10连接,另有一个控制器16通过信号线分别与水平驱动正转接触器14和水平驱动反转接触器15连接。在反光镜阵列5的左右两端各设有一个光照水平角度传感器17。如图2,光照水平角度传感器17由感光盒18,以及与感光盒18连接的俯仰角度调节装置,以及连接感光盒18与控制器16的信号线组成。感光盒18为长方体形状,正面朝向光源所在的方向,在背向光源的一面的上边缘的中点附近设有一个光源垂直角度感应上探头19,在背向光源的一面的下边缘的中点附近设有一个光源垂直角度感应下探头20,这两个探头都通过信号线和控制器16连接。感光盒18的底边两端各有一个底边转轴21,这两个底边转轴21在同一条直线上,感光盒18的下方有一个感光盒支架22,感光盒18通过两个底边转轴21与感光盒支架22连接,感光盒支架22与整体框架2固定连接。在感光盒18上还固定安装有一个感光盒圆弧形齿轮臂23,在感光盒圆弧形齿轮臂23的弧形面上有分布有齿牙。在感光盒支架22上安装有一个感光盒俯仰调节电动机24,感光盒俯仰调节电动机24与感光盒俯仰调节减速机25连接,感光盒俯仰调节减速机25与感光盒圆弧形齿轮臂23啮合。另有一个感光盒俯仰调节正转接触器26和一个感光盒俯仰调节反转接触器27分别与感光盒俯仰调节电动机24和控制器16连接,并通过与供电桩11电连接的圆弧形导电轨10取电。当感光盒18正对光源时,光源垂直角度感应上探头19和光源垂直角度感应下探头20都处于感光盒的阴影中,所受到的光照强度较低。随着太阳照射角度的变化,阳光越过感光盒18的上边缘照射到光源垂直角度感应上探头19,光源垂直角度感应上探头19通过信号线把这个光照强度的变化以电信号的形式传输给控制器16,控制器16根据这个信号,判断光源的垂直方向已高于感光盒18的朝向,即指令感光盒俯仰调节正转接触器26接通电路,感光盒俯仰调节电动机24开始运转,与感光盒俯仰调节减速机25啮合的感光盒圆弧形齿轮臂23向上摆动,带动与之连接的感光盒18也围绕两个底边转轴21向上摆动。当感光盒18向上摆动到一定角度后,光源垂直角度感应上探头19又重新位于感光盒18的阴影中,光源垂直角度感应上探头19通过信号线把这个光照强度的变化以电信号的形式传输给控制器16,控制器16根据所接收到的信号,判断光源的垂直方向已与感光盒18的垂直朝向相同,即指令感光盒俯仰调节正转接触器26断开电路,感光盒俯仰调节电动机24停止运转。如果太阳照射角度变低,阳光越过感光盒18的下边缘照射到光源垂直角度感应下探头20,光源垂直角度感应下探头20通过信号线把这个光照强度的变化以电信号的形式传输给控制器16,控制器16根据这个信号,判断光源的垂直方向已低于感光盒18的朝向,即指令感光盒俯仰调节反转接触器27接通电路,感光盒俯仰调节电动机24开始反向运转,与感光盒俯仰调节减速机25啮合的感光盒圆弧形齿轮臂23向下摆动,带动与之连接的感光盒18也围绕两个底边转轴21向下摆动。当感光盒18向下摆动到一定角度后,光源垂直角度感应下探头20又重新位于感光盒18的阴影中,光源垂直角度感应下探头20通过信号线把这个光照强度的变化以电信号的形式传输给控制器16,控制器16根据所接收到的信号,判断光源的垂直方向已与感光盒18的垂直朝向相同,即指令感光盒俯仰调节反转接触器27断开电路,感光盒俯仰调节电动机24停止运转。在感光盒支架22上安装有上止点行程开关28和下止点行程开关29,当感光盒圆弧形齿轮臂23摆动到上止点或下止点后,触发上止点行程开关28或下止点行程开关29,断开感光盒俯仰调节电动机24电路,从而把感光盒18围绕两个底边转轴21做上下摆动的角度限制在与地面成0度和90度之间。通过以上方式,感光盒18的朝向光源的一面始终在垂直方向上正对光源所在的方向。

如图3,在两个感光盒18背向光源的一面的左边缘中点附近,设置有一个光源水平角度感应左探头30,在两个感光盒18背向光源的一面的右边缘中点附近,设置有一个光源水平角度感应右探头31。在两个感光盒18的内部还各有一组排列成半圆形的高精度光敏探头32。这一组高精度光敏探头32以感光盒18朝向光源的前面板的中心点和感光盒的背光面中心点两点连线为中心线对称排列,且在中心线的位置不安装光敏探头,形成一个探头缺口33。在感光盒18的朝向光源的前面板中间有一个竖向开口34,阳光透过竖向开口34照射到以半圆形排列的高精度光敏探头32上,并且感光盒的前面板竖向开口34与探头缺口33所在的位置两点连线,与同心圆轨道1的圆心与反光镜阵列5的几何中心两点连线平行,两个感光盒18前面板的朝向与反光镜阵列5的朝向始终相同。从正对光源的方向看,高精度光敏探头32的探头缺口33和感光盒前面板竖向开口34两点连线把所有高精度光敏探头32分成了左右两部分。在每个高精度光敏探头32的后方,都有一个连接到控制器16的信号线,通过此信号线,控制器16实时检测各个高精度光敏探头32所受到光照的强度。当反光镜阵列5正对太阳时,阳光照射在感光盒18上,透过感光盒18前面板上的竖向开口34投射在探头缺口33处,此时感光盒18内的所有高精度光敏探头32都位于阴影之中。随着太阳照射水平方向的变化,反光镜阵列5反射阳光形成的聚光点在水平方向上偏离吸热器6所在的位置,阳光也开始投射到感光盒18内探头缺口33旁边的高精度光敏探头32上,与受到照射的高精度光敏探头32相连的信号线把这个光照强度的变化以电信号形式传输给控制器16,控制器16根据发出信号的高精度光敏探头32位于探头缺口33的左侧还是右侧,判断阳光照射角度是偏东还是偏西,接通水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15,所有水平驱动电动机8开始正转或反转,通过水平驱动减速机9和齿条7,带动整体框架2在同心圆轨道1上以正时针或逆时针方向围绕圆心做水平转动(如图4)。转动到一定角度后,从感光盒18前面板上的竖向开口34中照射进感光盒18的阳光正好落在探头缺口33处,所有高精度光敏探头32都不再受到阳光的照射。这时,控制器16从所有高精度光敏探头32所接收到的电信号强度都相等,判断感光盒18已正对光源,即指令水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15断开,所有水平驱动电动机8停止运转。因感光盒18前面板与反光镜阵列5的朝向相同,当感光盒18前面板正对太阳时,反光镜阵列5也正对太阳,反射阳光的聚光点再一次落在吸热器6上。如果光源相对于感光盒18的水平方向偏差超过一定角度,位于感光盒18背光面的光源水平角度感应左探头30或光源水平角度感应右探头31受到阳光照射,与上述探头相连的信号线把这个光照强度的变化以电信号形式传输到控制器16,控制器16根据接收到的信号,判断光源偏离感光盒18的水平方向,接通水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15,使所有水平驱动电动机8带动整体框架2顺时针或逆时针转动,直到光源水平角度感应左探头30或光源水平角度感应右探头31不再受到阳光的照射。此时控制器16根据感光盒18内高精度光敏探头32所受到的光照情况决定下一步指令,如果感光盒18内仍有高精度光敏探头32受到阳光照射,则指令水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15接通电路,对反光镜阵列5的水平朝向做进一步精确调整,直到所有高精度光敏探头32都不再受到阳光照射。如果位于感光盒18背光面的4个光敏探头同时受到阳光照射,控制器16同时从4个光敏探头接收到较高强度的光辐射信号,即判断反光镜阵列5已经背对光源,控制器16接通水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15并持续一段时长,使所有水平驱动电动机8带动整体框架2顺时针或逆时针转动一定的时长,使反光镜阵列5顺时针或逆时针水平转动180度,再一次正对光源。此外,也可以由操作人员手动接通水平驱动正转接触器14或水平驱动反转接触器15,使所有水平驱动电动机8带动整体框架2顺时针或逆时针转动,对反光镜阵列5的水平朝向进行人工调整。两个光照水平角度传感器17分为一主一副,两个传感器的朝向相同,一般情况下,两个传感器所收集到的光源角度情况也相同,控制器16根据主传感器所收集到的光照角度来调整反光镜阵列5的水平朝向。当主传感器的所有光敏探头都不受到阳光照射,而副传感器上有光敏探头受到阳光照射,刚控制器16判断主传感器位于太阳能接收塔4的阴影之中,即采用副传感器所收集到的光照角度数据来指令水平驱动装置运行。因两个光照水平角度传感器17分别位于反光镜阵列5的左右两端,当一个传感器位于太阳能接收塔4的阴影之中时,另一个必然在阴影之外,从而能正常检测光源照射角度。

如图5,在太阳能接收塔4顶端的吸热器6的上、下两端附近,各装设有一个圆弧形的聚光点垂直高度传感器35。两个聚光点垂直高度传感器35各自位于一个水平面内,且两个聚光点垂直高度传感器35的圆心两点连线与地面垂直,并且吸热器6的几何中心点也在这条连线上。两个聚光点垂直高度传感器35都与吸热器6隔开一定距离,并且都固定在同一个垂直支架36上,垂直支架36的底部固定在太阳能接收塔4的南侧塔身上。如图6,在上、下两个聚光点垂直高度传感器35上各装设有16个光热感应器37,这16个光热感应器37等距分布在聚光点垂直高度传感器35上。圆弧形聚光点垂直高度传感器35的弧度是240度,弧线缺口朝向南侧。光热感应器37由高熔点材料制作的喇叭形状的遮光罩38和位于遮光罩38底部的光热感应探头39组成,16个光热感应器37以聚光点垂直高度传感器35的圆心向外呈放射状排列,遮光罩38的喇叭开口朝向反光镜阵列5,喇叭底部带有光热感应探头39的一端指向聚光点垂直高度传感器35的圆心一侧。每一个光热感应探头39都通过一根信号线连接到控制器16,控制器16根据所接收到的信号实时检测所有光热感应器37所受到的光热辐射的强度。如图7,反光镜阵列5中的每一个反光镜都通过一个托架40固定在底部的整体框架2上,托架40的底边两端各有一个托架转轴41,这两个托架转轴41排列在同一条直线上,托架40通过托架转轴41与整体框架2连接。在托架40的边框上固定连接有一个圆弧形托架齿轮臂42,圆弧形托架齿轮臂42的弧形面上分布有齿牙。另外在每个托架40下的整体框架2上还安装有一个反光镜俯仰调节电动机43,反光镜俯仰调节电动机43连接着反光镜俯仰调节减速机44,反光镜俯仰调节减速机44与圆弧形托架齿轮臂42啮合。另有一个反光镜俯仰调节正转接触器45和一个反光镜俯仰调节反转接触器46分别与所有的反光镜俯仰调节电动机43连接,上述两个接触器从整体框架2下的圆弧形导电轨10取电,并分别与控制器16电连接。当反光镜阵列5所反射的聚光照射在吸热器6上时,位于吸热器6上、下两端的光热感应器37都没有受到聚光照射,所受到的光热辐射较小。随着太阳高度的变化,从反光镜反射而成的聚光点偏离吸热器6时,位于吸热器6上方或下方正对反光镜阵列5的光热感应器37上的光热感应探头39开始接受到较高强度的光热辐射,连接这个光热感应探头39的信号线把这个辐射变化以电信号形式传输到控制器16,控制器16根据发生辐射变化的光热感应器37位于吸热器6的上端还是下端,判断聚光点相对于吸热器6所处的位置是偏高还是偏低,进而接通反光镜俯仰调节正转接触器45或反光镜俯仰调节反转接触器46,使所有反光镜俯仰调节电动机43正转或反转,并通过反光镜俯仰调节减速机44带动圆弧形托架齿轮臂42围绕托架转轴41向上或向下摆动,实现对托架40的俯仰角度的调节,从而同步调整所有反光镜的垂直朝向。当所有反光镜的垂直朝向转动一定角度后,聚光点再次投射到吸热器6上,吸热器6上方或下方的光热感应器37上的光热感应探头39不再受到聚光的辐射,与光热感应探头39连接的信号线把这个辐射强度的变化以电信号形式传输到控制器16,控制器16判断聚光点已垂直移动到吸热器6上,即断开反光镜俯仰调节正转接触器45或反光镜俯仰调节反转接触器46,所有反光镜俯仰调节电动机43停止转动,把聚光点固定在吸热器6上。

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