CN102109852B - 全天域自动跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全天域自动跟踪系统，包括光伏组件、安装平台、液压缸、液压缸安装座和调节液压缸的行程的液压控制动力单元，液压缸安装座均安装在安装平台上，安装平台上安装有液压缸，液压缸包括缸体和活塞杆，缸体通过支铰与液压缸安装座连接，液压缸的活塞杆的端部通过万向节与光伏组件下表面的固定端连接，还包括用于控制液压控制动力单元动作的电气集中控制系统、用于测量光伏组件所需的偏调值的追光传感器和用于测量光伏组件的位置偏调值的倾斜传感器，倾斜传感器水平基准面与光伏组件表面平行，追光传感器的指向轴Z垂直于光伏组件表面。本发明全天域跟踪系统可用于恶劣气候，能实现精确自动跟踪，耗电少。

Description

全天域自动跟踪系统

技术领域

本发明涉及一种全天域跟踪系统，特别是一种基于三点液压支撑的可在大角度范围内对方位角和俯仰角进行方位调整控制的并且广泛应用于大直径跟踪雷达、射电望远镜、卫星天线、太阳能接收系统等设备的全天域跟踪系统。

背景技术

全天域跟踪系统广泛应用于跟踪雷达、射电望远镜、卫星天线、太阳能接收系统等设备。以太阳能接收系统为例，目前大多数跟踪系统的控制方式为机械传动，控制形式为单轴控制。太阳入射光和感光面垂直时利用率最高，随着偏折角度变大而利用率变小，由于单轴控制只能实现一个方位的控制，而太阳的运动轨迹不仅包括方位角方向的变化还包括俯仰角(即太阳的入射角)的变化。目前的全天域跟踪系统跟踪定位以双轴电机驱动为主，通过测定当前经纬度控制当前时间光伏组件的朝向，在姿态控制和保持过程中会消耗电能，从而影响太阳能的利用效率，并且全天域跟踪系统一般长期处于野外工作状态，环境严苛，工况恶劣，故障出现几率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明提供一种液压控制的能实现精确自动跟踪、耗电少、可用于恶劣气候的全天域跟踪系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全天域自动跟踪系统，包括光伏组件、安装平台、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第一液压缸安装座、第二液压缸安装座、第三液压缸安装座和用于调节液压缸的行程的液压控制动力单元，第一液压缸安装座、第二液压缸安装座和第三液压缸安装座均安装在安装平台上，安装平台上安装有第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸，所述的第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸均包括缸体和活塞杆，第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸的缸体分别通过第一支铰、第二支铰和第三支铰与第一液压缸安装座、第二液压缸安装座和第三液压缸安装座连接，第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸的活塞杆的端部分别通过第一万向节、第二万向节、第三万向节与光伏组件下表面的固定端连接，还包括用于控制液压控制动力单元动作的电气集中控制系统和用于测量光伏组件所需的偏调值并将偏调值传输给电气集中控制系统的追光传感器，追光传感器的指向轴Z垂直于光伏组件表面。

作为优选，所述的第一液压缸安装座和第二液压缸安装座的安装中心点的连线AB垂直于第二液压缸安装座和第三液压缸安装座安装中心点的连线BC，所述的第一支铰的轴中心线平行于第二液压缸安装座和第三液压缸安装座安装中心点的连线BC，所述的第二支铰的轴中心线平行于第一液压缸安装座和第三液压缸安装座安装中心点的连线AC，所述的第三支铰的轴中心线平行于第一液压缸安装座和第二液压缸安装座的安装中心点的连线AB。

较佳的，还包括用于测量光伏组件的位置偏调值并将位置偏调值传输给电气集中控制系统的倾斜传感器，所述的倾斜传感器的水平基准面平行于光伏组件表面。

作为优选，所述的倾斜传感器为双轴倾斜传感器。

为了提高耐腐蚀、耐磨损性能，作为优选，所述的活塞杆为陶瓷涂层活塞杆。

本发明的有益效果是，本发明全天域自动跟踪系统，采用三只液压缸控制，三点确定一空间平面，调节方便，易于控制。其液压控制系统采用标准液压元件即可实现多种功能，耗电小、承载力大，传动平稳，易于实现高精度，且能实现无级变速；活塞杆可选用耐腐蚀耐磨损性能好的材料，特别是陶瓷涂层活塞杆，其耐腐蚀、耐磨损性能极佳，可以在极其恶劣的工作环境下长期工作；当系统处于静止状态时，液压传动系统能通过锁定阀自锁，不需消耗电流来锁定，整个系统处于低耗待机状态，有效节约能源；外部电执行元件少，一套液压系统可控制数套液压缸，故数台跟踪装置只需由一套液压系统控制，液压泵站阀组集中放置，有利于对电系统做到比较完善的防护；各跟踪装置采用轮询控制，有效的控制系统功率消耗，实现能量利用的最大化；液压系统的电控部分均采用模块化元件构成，通过模块堆叠比较容易实现系统扩展和重组；通过扩展安装远程模块远程控制，实现无人值守。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明全天域自动跟踪系统最优实施例的结构示意图。

图2是图1中M处的放大图。

图3是本发明全天域自动跟踪系统中液压缸的结构示意图。

图中1、光伏组件，2、安装平台，3-1、第一液压缸，3-2、第二液压缸，3-3、第三液压缸，4-1、第一液压缸安装座，4-2、第二液压缸安装座，4-3、第三液压缸安装座，5、追光传感器，6、倾斜传感器，7-1、第一支铰，7-2、第二支铰，7-3、第三支铰，8-1、第一万向节，8-2、第二万向节，8-3、第三万向节，31、缸体，32、活塞杆，XY平面为光伏组件所在平面，Z轴为追光传感器的指向轴。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明全天域自动跟踪系统最优实施例的结构示意图，包括光伏组件1、安装平台2、第一液压缸3-1、第二液压缸3-2、第三液压缸3-3、第一液压缸安装座4-1、第二液压缸安装座4-2、第三液压缸安装座4-3和液压控制动力单元，第一液压缸安装座4-1、第二液压缸安装座4-2和第三液压缸安装座4-3均安装在安装平台2上，安装平台2上安装有第一液压缸3-1、第二液压缸3-2和第三液压缸3-3，所述的第一液压缸3-1、第二液压缸3-2和第三液压缸3-3均包括缸体31和活塞杆32，活塞杆32为陶瓷涂层活塞杆。

第一液压缸3-1、第二液压缸3-2和第三液压缸3-3的缸体分别通过第一支铰7-1、第二支铰7-2和第三支铰7-3与第一液压缸安装座4-1、第二液压缸安装座4-2和第三液压缸安装座4-3连接，第一液压缸3-1、第二液压缸3-2和第三液压缸3-3的活塞杆的端部分别通过第一万向节8-1、第二万向节8-2、第三万向节8-3与光伏组件1下表面的固定端连接，还包括电气集中控制系统和追光传感器5，追光传感器5的指向轴Z垂直于光伏组件1表面，追光传感器5将测得的光伏组件1所需的偏调值传输给电气集中控制系统，电气集中控制系统控制液压控制动力单元动作，液压控制动力单元通过调节液压缸的行程控制光伏组件的朝向。

第一液压缸安装座4-1和第二液压缸安装座4-2的安装中心点的连线AB垂直于第二液压缸安装座4-2和第三液压缸安装座4-3安装中心点的连线BC；因方位角和俯仰角的调整范围不一样，第一液压缸安装座4-1和第二液压缸安装座4-2的安装中心点的距离AB与第二液压缸安装座4-2和第三液压缸安装座4-3安装中心点的距离BC可不必相等；第一支铰7-1的轴中心线平行于第二液压缸安装座4-2和第三液压缸安装座4-3安装中心点的连线BC，第二支铰7-2的轴中心线平行于第一液压缸安装座4-1和第三液压缸安装座4-3安装中心点的连线AC，第三支铰7-3的轴中心线平行于第一液压缸安装座4-1和第二液压缸安装座4-2的安装中心点的连线AB。第二液压缸的缸体为中心支撑点，其功能用于回转中心支撑；第一液压缸和第三液压缸其中一个缸体用于俯仰控制，另一个缸体用于方位控制。

工作时，液压缸的行程控制可通过与追光传感器5发出的信号来控制。追光传感器5检测太阳光的强弱，转化分解为太阳光的入射方向与追光传感器5的指向轴Z在俯仰方向和方位方向的偏调值，传输给电气集中控制系统。电气集中控制系统根据偏调值控制液压系统驱动液压缸作相应动作，液压缸调节行程来控制光伏组件1的俯仰方向和方位方向，使追光传感器5的偏调值趋近于零，太阳光入射方向与追光传感器5的指向轴Z重合。此时，光伏组件1正对太阳光，取得最大接收效率。

还包括用于光伏组件1位置控制的双轴倾斜传感器6，双轴倾斜传感器6的水平基准面平行于光伏组件表面，双轴倾斜传感器6将测得的光伏组件的偏调值传输给电气集中控制系统。在追光传感器5有效的情况下可以用于极限位置控制，防止出现过偏调；当追光传感器5失效的状态下，双轴倾斜传感器6可以根据外部数据来控制光伏组件1的倾斜角度和朝向，以得到采集最大光能。

光伏组件1检修时，三个液压缸可全部缩回，此时光伏组件1处于最低状态，方便维护更换；此状态也可在极端气候环境下作为组件收起防护之用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种全天域自动跟踪系统，包括光伏组件（1）、安装平台（2）、第一液压缸（3-1）、第二液压缸（3-2）、第三液压缸（3-3）、第一液压缸安装座（4-1）、第二液压缸安装座（4-2）、第三液压缸安装座（4-3）和用于调节液压缸的行程的液压控制动力单元，其特征在于：第一液压缸安装座（4-1）、第二液压缸安装座（4-2）和第三液压缸安装座（4-3）均安装在安装平台（2）上，安装平台（2）上安装有第一液压缸（3-1）、第二液压缸（3-2）和第三液压缸（3-3），所述的第一液压缸（3-1）、第二液压缸（3-2）和第三液压缸（3-3）均包括缸体（31）和活塞杆（32），第一液压缸（3-1）、第二液压缸（3-2）和第三液压缸（3-3）的缸体（31）分别通过第一支铰（7-1）、第二支铰（7-2）和第三支铰（7-3）与第一液压缸安装座（4-1）、第二液压缸安装座（4-2）和第三液压缸安装座（4-3）连接，第一液压缸（3-1）、第二液压缸（3-2）和第三液压缸（3-3）的活塞杆（32）的端部分别通过第一万向节（8-1）、第二万向节（8-2）、第三万向节（8-3）与光伏组件（1）下表面的固定端连接，还包括用于控制液压控制动力单元动作的电气集中控制系统和用于测量光伏组件（1）所需的偏调值并将偏调值传输给电气集中控制系统的追光传感器（5），追光传感器（5）的指向轴Z垂直于光伏组件（1）表面；所述的第一液压缸安装座（4-1）和第二液压缸安装座（4-2）的安装中心点的连线AB垂直于第二液压缸安装座（4-2）和第三液压缸安装座（4-3）安装中心点的连线BC，所述的第一支铰（7-1）的轴中心线平行于第二液压缸安装座（4-2）和第三液压缸安装座（4-3）安装中心点的连线BC，所述的第二支铰（7-2）的轴中心线平行于第一液压缸安装座（4-1）和第三液压缸安装座（4-3）安装中心点的连线AC，所述的第三支铰（7-3）的轴中心线平行于第一液压缸安装座（4-1）和第二液压缸安装座（4-2）的安装中心点的连线AB；所述的第二液压缸（3-2）的缸体为中心支撑点，第一液压缸（3-1）和第三液压缸（3-3）其中一个为缸体用于俯仰控制的液压缸，另一个为缸体用于方位控制的液压缸。

2. 如权利要求1所述的全天域自动跟踪系统，其特征在于：还包括用于测量光伏组件（1）的位置偏调值并将位置偏调值传输给电气集中控制系统的倾斜传感器（6），所述的倾斜传感器（6）的水平基准面平行于光伏组件（1）表面。

3.如权利要求2所述的全天域自动跟踪系统，其特征在于：所述的倾斜传感器（6）为双轴倾斜传感器。

4.如权利要求1所述的全天域自动跟踪系统，其特征在于：所述的活塞杆（32）为陶瓷涂层活塞杆。

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