专利名称：一种具有聚光器的太阳能自动追光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有聚光器的太阳能自动追光系统。
背景技术：
随着煤、石油、天然气等非可再生能源的不断消耗，人类在使用能源的过程中更加注重能源效率问题，节能减排已成为各国政府面临的重要问题，中国也不例外。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中已明确提出要大力开展可再生能源低成本规模化开发利用和间歇式电源并网及输配技术。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是实现节能减排目标的重要举措。目前，传统的太阳能装置主要采用固定式安装或采用光学传感器实现追光。采用固定式安装的产品不能根据太阳位置的变化调整太阳能装置的姿态，从而太阳能的采集及·利用率较低，长远投资成本大，性价比较低。而采用光学传感器技术的产品虽然可以实现太阳能装置姿态的调整，而产品一般安装在室外，自然条件对光学传感器的灵敏度影响非常大，时间一长，追光效果逐渐降低，同时追光效率和利用率也不高，现有大部分追光产品使用蜗轮蜗杆传动，机械损失很大，且有明显回差；产品的使用寿命短，成本较高，不利于大面积推广。对于聚光器而言，当前世界上正在使用和进一步研发的太阳能聚光技术包括反射式和折射式两种。聚光方式又包括点聚焦和线聚焦两种。点聚焦聚焦倍率高，可以达到数千倍，但是聚焦面积比较小，适合于太阳高温热电系统。线聚焦聚焦倍率比较低，一般为数倍到十几倍，但聚焦面积比较大，对太阳指向跟踪精度要求比较低，适合于光伏太阳电池阵系统。针对光热利用，主要的技术难点在于如何高效率的集热。然而对于具有聚光器的太阳能系统而言，如若采取固定式的太阳能支架形式，当太阳位置发生变化时，聚光器势必会阻碍阳光对太阳能板的照射，从而降低了太阳能利用率。
发明内容为克服上述缺点和关键技术，本实用新型提供一种具有聚光器的太阳能自动追光系统。追光部分是利用地方时和经纬度计算出太阳高度角和太阳方位角，控制太阳能装置实现智能追光，追光算法参量由GPS信号获得，对太阳方位角的追踪由电子罗盘获得，用单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，并将最终结果输给步进电机，驱动底座旋转完成追光动作。太阳能聚光器是采用硅橡胶材质制作的一种新型的线聚焦型聚光器。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种具有聚光器的太阳能自动追光系统，该装置包括活动支撑底座，太阳能电池板，智能控制器，执行部件，聚光器及其支撑架。其中，太阳能电池板、智能控制器放置在活动支撑底座上，聚光器放置在聚光器支撑架上，聚光器支撑架固定在太阳能电池板边缘，智能控制器与执行部件的输入相联接，执行部件的输出与活动支撑底座连接，使得智能控制器通过执行部件控制活动支撑底座进行自动追光。其中，智能控制器由GPS组件、电子罗盘、单片机及其外围电路组成；GPS组件、电子罗盘组件的输出与单片机的相应端口相连，将运算结果输出至执行部件的输入端，控制执行部件工作。本实用新型的追光控制电路用GPS组件获得追光算法参量，用电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将最终结果输给步进电机，驱动底座旋转完成追光动作。本实用新型的有益效果是装置的结构紧凑，制作成本低，电路简单，机械结构简单易行，工作可靠，自成一体，便于推广。本品的创新之处在于利用新型硅橡胶材质制作的太阳能线聚焦型聚光器，配合一种使用固定算法方式进行主动追光的太阳能供电系统，代替了传统利用传感器采集信号的无聚光功能的被动追光方式，有效的提高太阳能的利用率，增大输出功率。此外，由于不再利用传感元件作为信息采集单元，提高了系统的稳定性，保证其更好的运行。
图I是自动追光装置结构示意图。图中I.活动支撑底座，2.太阳能电池板，3.智能控制器，4.执行部件，5.聚光器及其支撑架。图2是追光部分程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步详细地说明。如图I所示，太阳能电池板的自动追光装置结构包括该装置包括活动支撑底座1，太阳能电池板2，智能控制器3，执行部件4，聚光器及其支撑架5。太阳能电池板2、智能控制器3放置在活动支撑底座I上，聚光器放置在聚光器支撑架上，聚光器支撑架固定在太阳能电池板2边缘。智能控制器3中包括GPS组件、电子罗盘、单片机及其外围电路。智能控制器3工作过程是通过GPS组件获得追光算法参量，电子罗盘获得太阳方位角，通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将最终结果输出给执行部件4中的步进电机，驱动活动支撑底座I完成追光动作。活动支撑底座I根据太阳能电池板2和聚光器及其支撑架5的总重量要求设计。本实用新型追光部分的具体工作原理是利用智能控制器3中的GPS组件获得追光算法参量，电子罗盘获得太阳方位角，并利用单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将最终结果输给作为执行部件4的步进电机，驱动承载太阳能电池板2和聚光器及其支撑架5的活动支撑底座1，在两个自由度方向上转动，从而实现自动智能追光。
权利要求1.一种具有聚光器的太阳能自动追光系统，其特征是由活动支撑底座(1)，太阳能电池板(2)，智能控制器(3)，执行部件(4)，聚光器及其支撑架(5)五部分组成；其中，太阳能电池板(2)、智能控制器(3)放置在活动支撑底座(I)上，聚光器放置在聚光器支撑架上，聚光器支撑架固定在太阳能电池板(2)边缘，智能控制器(3)与执行部件(4)的输入相联接，执行部件(4)的输出与活动支撑底座(I)连接，使得智能控制器(3)通过执行部件(4)控制活动支撑底座(I)进行自动追光。
2.根据权利要求I所述的一种具有聚光器的太阳能自动追光系统，其特征是所述的智能控制器(3)由GPS组件、电子罗盘、单片机及其外围电路组成；GPS组件、电子罗盘组件的输出与单片机的相应端口相连，将运算结果输出至执行部件的输入端，控制执行部件工作。
专利摘要本实用新型涉及一种具有聚光器的太阳能自动追光系统，其包括活动支撑底座1，太阳能电池板2，智能控制器3，执行部件4，聚光器及其支撑架5。太阳能电池板2，智能控制器3放置在活动支撑底座1上，聚光器放置在聚光器支撑架上，聚光器支撑架固定在太阳能电池板2边缘。智能控制器3中包括GPS组件、电子罗盘、单片机及其外围电路。整个装置的工作过程是利用智能控制器3中的GPS组件获得追光算法参量，电子罗盘获得太阳方位角，而后通过单片机中储存的地球公转轨道公式程序完成数据处理，将最终结果输给执行机构的步进电机，驱动承载太阳能电池板2和聚光器及其支撑架5的活动支撑底座1，在两个自由度方向上转动，从而实现自动智能追光。
文档编号G05D3/12GK202758247SQ20122002147
公开日2013年2月27日 申请日期2012年1月14日 优先权日2012年1月14日
发明者牟德君, 王洪斌, 贺晙华, 冯品, 程功, 白一纯, 李保民, 张楠, 关勤思 申请人:燕山大学