CN102360225B

CN102360225B - 太阳自动跟踪角数据输出系统

Info

Publication number: CN102360225B
Application number: CN201110241432.8A
Authority: CN
Inventors: 薛黎明; 刘伯昂
Original assignee: Rayspower Energy Group Co Ltd
Current assignee: Beijing lvbei blockchain Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: CN102360225A

Abstract

本发明公开了一种太阳自动跟踪角数据输出系统，包括信号采集装置、信号处理装置、控制及输出驱动装置，信号采集装置采集太阳辐射的电磁波作为引导信号，信号处理装置将引导信号生成方位误差信号和俯仰误差信号，两种信号由工控机进行的技术处理产生输出指令，由该指令来驱动光伏或光热阵列单元的方位及俯仰调节装置跟踪太阳。本发明通过相对简洁和成熟的电磁波收集路径设置，对所采集波段物理量进行直接处理并得到相关参数。其受天气影响较小、精度相对高。通过对入射阳光进行方位、俯仰的即时跟踪，采集与太阳方位俯仰直接相关电磁波信号进行直接比较处理，从而简洁、快速、准确地得出反馈参数并提供给系统及外界，以此达到系统的设计功能。

Description

太阳自动跟踪角数据输出系统

技术领域

本发明涉及一种异质结聚光发电装置，尤其是一种太阳自动跟踪角数据输出系统。

背景技术

现有的太阳跟踪传感器，其采集信号的种类有以下几种：一是采用光敏芯片作为核心器件，接收太阳光的照度，利用象限分析的方法由计算机计算得到太阳的方向角度信息。再有就是图像法，即根据太阳所成光斑像在图像接收屏上的位置反向推算出太阳的方向角度信息，还有其它类别的传感器与上述两种基本大同小异。

以上传感器一般只适合低精度的使用环境下，所得到的数据并非是直接测得，需要经过多重计算后方能得到所需数据。在相关的运算过程中，由于计算误差的累计效应所产生的更大误差，加上由此多重计算产生的不可靠性问题，大大影响了系统的稳定，此外，云雾天气也对测量产生不利影响。有鉴于此，行业及专业上需要有另一套测量数据更直接、精度相对高、对天气条件依赖更小的系统来实现太阳跟踪的功能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种受天气影响较小、精度相对高而更加可靠的太阳自动跟踪角数据输出系统。

为实现上述目的，本发明太阳自动跟踪角数据输出系统，包括信号采集装置、信号处理装置、控制及输出驱动装置，其中，信号采集装置采集太阳辐射的电磁波作为引导信号，信号处理装置将引导信号生成方位误差信号和俯仰误差信号，两种信号由工控机进行的技术处理产生输出指令，由该指令来驱动光伏或光热阵列单元的方位及俯仰调节装置跟踪太阳。

进一步，所述信号采集装置包括四喇叭天线组合结构；所述信号处理装置包括相应的魔T，混频器、本机振荡器、中频放大器、相检波电路单元以及相应的波导连接器、馈线设备；所述控制及输出驱动装置包括工控机装置、接口装置、天线控制单元。

进一步，所述方位误差信号和俯仰误差信号作为所述四喇叭天线组合结构本身校正的控制指令，对天线进行反馈调节。

进一步，所述四喇叭天线组合结构为四个电气结构完全相同的四个单脉冲喇叭天线结合而成，上下左右两排两列排列成一个田字形，各自信号分别用波导管独立输出。

进一步，所述四喇叭天线组合结构的接收开口部位设置有机械接口，用于加装微波引导前罩。

进一步，所述魔T为波导信号处理装置，四个端口两路入两路出，可对两路信号进行强度和相位进行的相加相减处理，两路出分别为和输出、差输出。

进一步，所述四喇叭天线组合结构包括一号喇叭天线，二号喇叭天线、三号喇叭天线和四号喇叭天线；所述魔T包括一号魔T、二号魔T、三号魔T和四号魔T；四个喇叭天线通过所述波导连接器分别与一号魔T和二号魔T的四路输入连接，一号魔T和二号魔T的两路和输出通过所述波导连接器与三号魔T的两路输入连接，一号魔T和二号魔T的两路差输出通过所述波导连接器与四号魔T的两路输入连接。

进一步，所述波导连接器为应用波段的波导管，用于设备间的微波信号连接，两端口为一端出一端入。

进一步，所述混频器、中频放大器、本机振荡器、相检波电路单元均为电路单元，分别指两入一出的信号混频器、中频放大器、本机振荡器、两入一出的相敏检波器，分别完成频率混合、中频信号放大、本机振荡信号提供、相检波的功能。

进一步，所述控制及输出驱动装置中，所述工控机装置负责系统通讯及数据处理，接口装置负责信号转换，天线控制单元控制所述四喇叭天线组合结构姿态。

本发明通过相对简洁和成熟的电磁波收集路径设置，创造一个信号直接测量的必备环境，对所采集波段物理量进行直接处理并得到相关参数。其受天气影响较小、精度相对高而更加可靠。具体体现为对入射阳光进行方位、俯仰的即时跟踪，采集与太阳方位俯仰直接相关电磁波信号进行直接比较处理，从而简洁、快速、准确地得出反馈参数并提供给系统及外界，以此达到系统的设计功能。

附图说明

图1为系统及部件连接示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，系统及部件连接顺序如下：接收信号段最前端是四喇叭单脉冲式天线整体，由一号喇叭天线1，二号喇叭天线2、三号喇叭天线3、四号喇叭天线4组合而成，四喇叭天线组合结构的接收开口部位设置有机械接口，用于加装微波引导前罩。四个喇叭天线分别通过第一至第四波导连接器与一号魔T5和二号魔T6的四路输入连接。接下来通过波导连接器，一号魔T5和二号魔T6的两路和输出接三号魔T7两路输入，一号魔T5和二号魔T6的两路差输出接四号魔T8两路输入。再下来还是通过波导连接器，将三号魔T7的和输出和差输出分别接到和通道混频器11和方位差通道混频器15的输入；将四号魔T8的和输出和差输出分别接到俯仰差通道混频器13的输入和波导终端负载31。本机振荡器17输出通过并联馈线与三个通道混频器的输入相连接。此后，通过馈线三个通道混频器的输出又分别与和通道中频放大器12、俯仰差通道中频放大器14和方位差通道中频放大器16的输入相连接。而和通道中频放大器12输出则通过并联馈线与俯仰差通道相检波器18和方位差通道相检波器19的输入连接，同时俯仰差通道中频放大器14和方位差通道中频放大器16的输出则通过馈线与各自通道的相检波器输入连接。其后由俯仰差通道和方位差通道相检波器输出的两路信号通过馈线连接到带有通讯及指令输出的控制及输出驱动装置10。

实现的具体步骤为：

信号电路部分共包括四个环节，第一步：检测采集所跟踪误差；第二步：误差信号放大及处理；第三步：判别误差信号正负及数值；第四步：通过电脑系统并根据信号极性及数值计算修正幅度并通过通讯接口输出，作为驱动系统调节光伏、光热跟踪装置或天线本身的数据来源。

工作时：每天工作开始时由工控机装置按照预置太阳历程序驱动天线控制单元控制四喇叭单脉冲式天线整体姿态对准太阳。一号喇叭天线1与二号喇叭天线2所接受太阳辐射信号通过波导连接器输入一号魔T5，三号喇叭天线3与四号喇叭天线4所接受太阳辐射信号通过波导连接器输入二号魔T6。由此两个魔T又通过波导连接器输出四路信号。一号魔T5、二号魔T6各自的和信号通过波导连接器输出给三号魔T7进行处理，一号魔T5、二号魔T6各自的差信号通过波导连接器输出给四号魔T8进行处理。接下来三号魔T7输出的差信号与和信号分别通过波导连接器输给和通道混频器11和方位差通道混频器15，四号魔T8的和信号输出接波导终端负载，四号魔T8输出的差信号通过波导连接器输给俯仰差通道混频器13，同时本机振荡器17的输出本振信号通过同轴电缆并联线输给所有混频器。上述信号分别输入三个混频器后经过混频并通过同轴电缆输入其相应的中频放大器进行信号放大。和通道中频放大器12的放大信号经同轴电缆并连线和两个相检波器各自输入的其中一端并联，两个相检波器各自的另一端输入则来自其相应的中频放大器输出。经相敏检波后，俯仰差通道相检波器18及方位差通道相检波器19的输出信号经信号线连线传至控制及输出驱动装置。再经系统通讯及数据处理，天线控制单元控制四喇叭天线组合结构姿态跟踪太阳，同时接口装置通过数据线连线输出数据，完成系统功能。

本发明附图中对应的编号与名称如下：

编号	名称	编号	名称	编号	名称	编号	名称
								1	一号喇叭天线	12	和通道中频放大器	23	第三波导连接器	34	本机振荡器至混频器同轴电缆并联线
2	二号喇叭天线	13	俯仰差通道混频器	24	第四波导连接器	35	同轴电缆连线
								3	三号喇叭天线	14	俯仰差通道中频放大器	25	第五波导连接器	36	同轴电缆连线
4	四号喇叭天线	15	方位差通道混频器	26	第六波导连接器	37	同轴电缆连线
								5	一号魔T	16	方位差通道中频放大器	27	第七波导连接器	38	同轴电缆连线
6	二号魔T	17	本机振荡器	28	第八波导连接器	39	同轴电缆并连线
								7	三号魔T	18	俯仰差通道相检波器	29	第九波导连接器	40	同轴电缆连线
8	四号魔T	19	方位差通道相检波器	30	第十波导连接器	41	信号线连线
								9		20		31	波导终端负载	42	信号线连线
10	输出驱动装置	21	第一波导连接器	32		43	数据线连线
								11	和通道混频器	22	第二波导连接器	33	第十一波导连接器	44	数据线连线

其中，所有的波导连接器及电缆线均采用同一型号、长度、工艺及厂商所生产，并根据波导技术指标测试结果选择一致性在限定范围内的连接器。所有混频器到所有中频放大器，所有中频放大器到相敏检波器的同轴电缆连线及并联线均采用同一型号、长度、工艺及厂商所生产，并根据产品指标测试结果，选择一致性在限定范围内的电缆。

Claims

1. 太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，该系统包括信号采集装置、信号处理装置、控制及输出驱动装置，其中，信号采集装置采集太阳辐射的电磁波作为引导信号，信号处理装置将引导信号生成方位误差信号和俯仰误差信号，两种信号由工控机进行的技术处理产生输出指令，由该指令来驱动光伏或光热阵列单元的方位及俯仰调节装置跟踪太阳；所述信号采集装置包括四喇叭天线组合结构。

2. 如权利要求1所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述信号处理装置包括相应的魔T，混频器、本机振荡器、中频放大器、相检波电路单元以及相应的波导连接器、馈线设备；所述控制及输出驱动装置包括工控机装置、接口装置、天线控制单元。

3. 如权利要求2所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述方位误差信号和俯仰误差信号作为所述四喇叭天线组合结构本身校正的控制指令，对天线进行反馈调节。

4. 如权利要求2所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述四喇叭天线组合结构为四个电气结构完全相同的脉冲喇叭天线结合而成，上下左右两排两列排列成一个田字形，各自信号分别用波导管独立输出。

5. 如权利要求4所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述四喇叭天线组合结构的接收开口部位设置有机械接口，用于加装微波引导前罩。

6. 如权利要求5所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述魔T为波导信号处理装置，四个端口两路入两路出，可对两路信号进行强度和相位的相加相减处理，两路输出分别为和输出、差输出。

7. 如权利要求6所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述四喇叭天线组合结构包括一号喇叭天线，二号喇叭天线、三号喇叭天线和四号喇叭天线；所述魔T包括一号魔T、二号魔T、三号魔T和四号魔T；四个喇叭天线通过所述波导连接器分别与一号魔T和二号魔T的四路输入连接，一号魔T和二号魔T的两路和输出通过所述波导连接器与三号魔T的两路输入连接，一号魔T和二号魔T的两路差输出通过所述波导连接器与四号魔T的两路输入连接。

8. 如权利要求7所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述波导连接器为应用波段的波导管，用于设备间的微波信号连接，两端口为一端出一端入。

9. 如权利要求2所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述混频器、中频放大器、本机振荡器、相检波电路单元均为电路单元，分别指两入一出的信号混频器、中频放大器、本机振荡器、两入一出的相敏检波器，分别完成频率混合、中频信号放大、本机振荡信号提供、相检波的功能。

10.如权利要求2所述的太阳自动跟踪角数据输出系统，其特征在于，所述控制及输出驱动装置中，所述工控机装置负责系统通讯及数据处理，接口装置负责信号转换，天线控制单元控制所述四喇叭天线组合结构姿态。