CN102426460A - 线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，包括一组动力驱动装置，多组固定角度定位装置，连杆传动装置。动力驱动装置包括驱动电机及其自动控制系统，控制系统按照特殊编制的代码程序控制电机工作，从而驱动反射镜组跟踪太阳。角度定位装置用来确定不同反射镜组的初始角度。连杆传动包括刚性连杆、轴套滑杆及多组角度调节装置，实现多组反射镜面联动并精确跟踪太阳。本发明具有跟踪精度准、控制简单可靠、传动效率高、安装简便、成本低廉等优点。

Description

线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，公开了一种线性菲涅尔太阳能反射聚焦跟踪驱动控制装置。 
背景技术
线性菲涅尔太阳能利用系统(Linear Fresnel Reflector，LFR)包括线性反射器场和接收器。这些线性反射器排列成平行相邻的排，同时这些反射器可通过跟踪装置驱动以跟踪太阳的运动。这些反射器反射的太阳光被集中反射至设置于这些反射器上方的接收器内，通过该接受器将太阳能转换为热能或者电能。 
线性菲涅尔太阳能利用系统中反射器由多个反射镜面组成，每个反射镜面被设置成不同的角度，从而将近似平行的太阳光反射聚集到接收器内。随着太阳的运转，所有反射镜需要跟踪太阳而旋转。反射镜面跟踪太阳运转的跟踪精度，直接影响到整个太阳能利用系统的效率。 
线性菲涅尔太阳能利用系统一般都是大面积布置反射镜场，因此，安装及维护能够实现精确控制的跟踪系统其工作量非常大，且质量控制要求较难达到。目前的一些研究机构或者公司开发的跟踪驱动装置都需要在安装时付出较多的调整工作量。 
发明内容
本发明的目的在于针对线性菲涅尔太阳能利用系统中的一些工程技术难题，提供一种控制精度高、控制简单可靠，部件易于制造和安装，且综合成本低廉的跟踪驱动控制装置。 
为了实现上述目的，本发明提供了一种线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，包括一组动力驱动装置，多组固定角度定位装置，连杆传动装置。动力驱动装置包括驱动电机及其自动控制系统，控制系统按照特殊编制的代码程序控制电机工作，从而驱动反射镜组跟踪太阳。角度定位装置用来确定不同反射镜组的初始角度。连杆传动包括刚性连杆、轴套滑杆及多组角度调节装置，实现多组反射镜面联动并精确跟踪太阳。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置由动力驱动装置及其控制系统驱动连杆装置带动由固定角度定位中心块定位的反射镜组，实现不同初始角度的反射镜组同步运动，精确跟踪太阳的运转。 
可选的，所驱动的反射镜组包括平面反射镜组，该平面反射镜组将太阳光聚集到太阳能收集器，在太阳能收集器上放置有吸收器或者光电转换装置。如果在太阳能收集器上放置吸收器，则可将聚集的太阳光辐射加热吸收器内的工作流体或者热交换流体，从而转换为热能；如果在太阳能收集器上放置光电转换装置，则可将聚集的太阳光辐射转换为电能。 
可选的，所驱动的反射镜组包括曲面反射镜组或者由多块平面镜拟合成的近似曲面反射镜组，该反射镜组将太阳光聚焦到太阳能收集器，在太阳能收集器上放置有吸收器或者光电转换装置。如果在太阳能收集器上放置吸收器，则可将聚集的太阳光辐射加热吸收器内的工作流体或者热交换流体，从而转换为热能；如果在太阳能收集器上放置光电转换装置，则可将聚集的太阳光辐射转换为电能。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中，不同反射镜面由相应的中心定位块确定不同的初始角度，而中心定位块按照反射镜面与太阳能集热器的相对位置而制造成不同的定位角度。 
中心定位块的定位角度为固定角度，可实现反射镜面的快速安装定位，大量减少安装时的调校工作量。通过调整角度调节装置与连杆的相对位置，实现中心定位块及反射镜面的角度调整。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中，连杆传动装置中的刚性杆状部件为水平直线运动，所带动的多个中心定位块及反射镜组为旋转运动。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中，连杆传动装置包括筒状部件及所包裹的轴状部件， 轴状部件在筒状部件中滑动位移，轴状部件与刚性连杆通过角度调节装置连接，实现直线运动的刚性连杆驱动反射镜旋转运动。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置的连杆传动装置中，通过加大连杆与反射镜面旋转轴的距离，从而以动力驱动装置所输出的微小的直线位移来实现精确地控制反射镜面旋转角度的变化。 
所述的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置采用的动力驱动装置，可采用直线式齿轮减速电动机，或者直线步进电机，驱动连杆装置直线运动。 
本发明实施例的有益效果是：每个反射镜面的初始角度都可以精确设置，整个跟踪装置的质量控制内容十分明确且易于检测和保证，设备组装和现场安装简便，从而以低廉的综合制造成本实现了高精度的反射聚焦光学要求。控制系统的主程序编码简单可靠，具备极大的灵活的操控空间，提高了线性菲涅尔太阳能利用系统应对极限工况的安全系数。连杆传动装置及直线输出电机的配合使用，传动效率高，电机功率小而且扭矩推力大，能满足各种工况要求。 
当结合首先被简要地描述的附图参照一下对本发明的更详细的描述时，本发明的这些和其他实施例、特征和优点对本领域技术人员来说将变得更加明显。 
附图说明
图1显示了本发明实施例线性菲涅尔太阳能利用模块的原理示意图。 
图2为本发明实施例线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置的结构示意图。 
图3为本发明线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中连杆传动装置与中心定位块的结构示意图。 
图4为本发明线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中动力驱动装置装配结构示意图。 
具体实施方式
以下详细描述应当参照附图阅读，其中在全部不同的图中相同的参考标号指代相同/相似的元件。不一定按比例绘制的附图示出了选择的实施例且并非意图限制本发明的范围。详细描述以举例而非以限制的方式说明了本发明的原理。本书明书显然将使本领域技术人员能够制造和利用本发明，并且描述了包括目前认为是执行本发明的最佳模式在内的本发明的若干实施例、改型、变型、备选方案和用途。 
另外，必须要注意的是，如本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括多个指称对象，除非上下文清楚地另外指出。同样，术语“筒状”意指基本上内表面为工作表面的截面为圆形、方形或者其他儿何形状的套筒类工作部件的形状，“轴状”意指基本上外表面为工作表面的截面为圆形、方形或者其他几何形状的轴类工作部件的形状。 
本发明公开了线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置的实施例和变型。下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。 
请参照图1，图1为本发明实施例线性菲涅尔太阳能利用模块的原理示意图。所述线性菲涅尔太阳能利用模块包括反射镜组1和太阳能收集器2，其中所述该反射镜组1用以将近似平行的太阳光6反射至该收集器2，而该收集器2通过支撑架5安装于反射镜组1的上方，所述反射镜组1包括多个反射镜，多个反射镜并列排开，每个反射镜都可旋转，所有的反射镜的旋转轴线相互平行，各个反射镜与水平面之间的初始角度不同，可通过跟踪驱动控制装置3驱动反射镜组旋转以跟踪太阳的运转。 
太阳能收集器2上放置有吸收器或者光电转换装置。如果在太阳能收集器上放置吸收器，则可将聚集的太阳光辐射加热吸收器内的工作流体或者热交换流体，从而转换为热能；如果在太阳能收集器上放置光电转换装置，则可将聚集的太阳光辐射转换为电能。图1中所示太阳能收集器为其中一种实施例，所放置的是太阳能吸收器，可以将聚集的太阳光辐射转换为工作流体或者热交换流体的热能。 
图1中所示仅为本发明实施例线性菲涅尔太阳能利用模块的原理示意图，所示反射镜组的数量用来说明本发明的实施原理。在实际应用中本发明所公开的跟踪驱动控制装置所能驱动的反射镜组的数量可 以更大，在中心轴线延长方向也可以增加，即本发明所公开的跟踪驱动控制装置能驱动更多的反射镜及更多的反射镜组模块。 
在一些应用实例中，本发明所公开的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置中的自动控制系统，可以控制多个驱动电机并因此而控制多个反射镜组，从而实现一个较大的线性菲涅尔太阳能利用方阵同步运转跟踪太阳。 
在一个线性菲涅尔太阳能利用模块中，跟踪驱动控制装置布置在反射镜组的下面，其具体结构的一种实施例如图2所示。 
在图2中可以看到，连杆31通过轴套32、滑杆33及角度调节装置34驱动角度定位装置4。角度定位装置4包含多个中心定位块41、42、43……，而每个中心定位块的定位角度都不相同，因此，通过不同角度的中心定位块可以快速确定相应反射镜面的初始角度。如果反射镜面需要调整角度时，可通过调整角度调节装置34在连杆31上的相对位置即可实现。角度调节装置34与连杆31为螺栓螺母紧固连接，使得调节工作简单易行且可靠。轴套32与滑杆33为精密的轴孔配合，即可实现顺畅的滑动导向，又可精确控制空隙误差，从而保证整个控制系统的光学精度要求。在本实施例中，轴套32和滑杆33都为圆形。可选的，任何筒状轴套和轴状滑杆的截面形状都是可行的。在一些变型设计中，轴套与滑杆的配合面被做成方形，也能设计成矩形或者其他异性截面。 
通过图3连杆传动装置与中心定位块结构示意图可以更清晰的看出本实施例的详细结构。 
图4为动力驱动装置装配示意图。本实施例中所示驱动电机35为直线式齿轮减速电动机。在一些变型设计中，可选配直线式步进电机或者伺服电机。电机输出的齿条或者丝杆滚珠滑块，与连杆31为同轴心刚性连接，直接推动连杆31直线往复运动。 
本发明的公开内容是说明性的而不是限制性的。根据本公开内容，对于本领域技术人员来说，更多改型变得显而易见，并且这些改型将归入所附权利要求的范围内。 

Claims (10)

1.一种线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，包括一组动力驱动装置，多组固定角度定位装置，连杆传动装置。所述的动力驱动装置，包括驱动电机及其自动控制系统，控制系统按照特殊编制的代码程序控制电机工作，从而驱动反射镜组跟踪太阳。固定角度定位装置包括多组不同角度定位块，用米固定反射镜面并确定不同反射镜组的初始角度。连杆传动装置包括刚性连杆、轴套滑杆机构及多组角度调节装置，实现多组反射镜面同步联动并精确跟踪太阳。
2.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：连杆传动装置中的刚性杆状部件为水平直线运动，所带动的多个中心定位块及反射镜组为旋转运动。
3.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：由动力驱动装置及其控制系统驱动连杆装置带动由固定角度定位中心块定位的反射镜组，实现不同初始角度的反射镜组同步运动，精确跟踪太阳的运转。
4.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：所驱动的反射镜组包括平面反射镜组，该平面反射镜组将太阳光聚集到太阳能收集器，从而转换为电能或者热能。
5.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：所驱动的反射镜组包括曲面反射镜组或者由多块平面镜拟合成的近似曲面反射镜组，该反射镜组将太阳光聚焦到太阳能收集器，从而转换为电能或者热能。
6.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：不同反射镜面由相应的中心定位块确定不同的初始角度，而中心定位块按照反射镜面与太阳能集热器的相对位置而制造成不同的定位角度。
7.根据权利要求6的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：中心定位块的定位角度为固定角度，实现反射镜面的快速安装定位。
8.根据权利要求2的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：连杆传动装置包括筒状部件及所包裹的轴状部件，轴状部件在筒状部件中滑动位移，筒状部件或者轴状部件与刚性连杆通过旋转轴连接，实现直线运动的刚性连杆驱动反射镜旋转运动。
9.根据权利要求2的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：通过调整角度调节装置与连杆的相对位置，实现中心定位块及反射镜面的角度调整。
10.根据权利要求1的线性菲涅尔太阳能跟踪驱动控制装置，其特征在于：连杆传动装置中，通过加大连杆与反射镜面旋转轴的距离，从而以动力驱动装置所输出的微小的直线位移来实现精确地控制反射镜面旋转角度的变化。
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