CN102607202B - 一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备和系统 - Google Patents

一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备和系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备，包括：控制器、伺服电机、双向齿轮泵、第一吸油单向阀、第二吸油单向阀、第一双向液压锁和第二双向液压锁，其中：所述伺服电机在接收到控制器发出的动作指令时，驱动所述双向齿轮泵得电吸油，所述动作指令包含电机转速信息及槽式太阳能集热装置的转臂转动角度；所述第一吸油单向阀打开且所述第一双向液压锁运行，第一液压缸伸出；所述第二吸油单向阀打开且所述第二双向液压锁运行，第二液压缸回缩。本发明实施例不仅节省了控制阀门所耗能量，从而提高了太阳能集热系统的净输出能量，且可较为精确地控制所述槽式太阳能集热器转动角度。

Description

一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备和系统
技术领域
本发明涉及太阳能集热控制技术领域，更具体地说，涉及一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备和系统。
背景技术
太阳能是太阳发出的辐射能量，一般加热及发电领域使用，太阳能将所述辐射能量聚合，并配以集热装置产生高温直接加热，或以热能转化为机械能的形式带动汽轮机发电。
为了使集热效率提高，必须让集热装置始终正对太阳照射方向，槽式太阳能集热器的反射镜截面为抛物线形，一般采用液压传动方式或机械传动方式提供反射镜转动跟踪动能。
然而所述液压传动方式多为传统的阀控液压缸系统，需要通过调整溢流阀保证油路压力在所需要的数值，调整过程中需针对溢流阀耗费大量电能，而上述机械传动方式则传动机跟踪精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种槽式太阳能集热器跟踪驱动设备和系统，以实现在进行槽式太阳能集热器液压控制转动时，减少能耗并保证精确度的技术效果。
一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备，包括：控制器、伺服电机、双向齿轮泵、第一吸油单向阀、第二吸油单向阀、第一双向液压锁和第二双向液压锁，其中：
所述伺服电机在接收到控制器发出的动作指令时，驱动所述双向齿轮泵得电吸油，所述动作指令包含电机转速信息及槽式太阳能集热装置的转臂转动角度；
所述第一吸油单向阀打开且所述第一双向液压锁运行，第一液压缸伸出；
所述第二吸油单向阀打开且所述第二双向液压锁运行，第二液压缸回缩；
所述第一液压缸和第二液压缸分别连接槽式太阳能集热装置的转臂的两端。
优选地：
所述控制器包括集成脉宽调制PWM模块的单片机，所述PWM模块用于变频控制方式驱动电机。
所述控制器固定在所述驱动设备的油箱上。
所述控制器还包括总线通信模块。
一种槽式太阳能集热跟踪驱动系统，包括：上述槽式太阳能集热跟踪驱动设备、槽式太阳能集热器、支架、转臂、光照强度传感器和角位移传感器，其中：
所述槽式太阳能集热器的集热管与槽式反射镜固定在所述支架上，所述支架上设置配重和转臂；
光照强度传感器安装在所述支架上，所述角位移传感器安装在所述转臂上。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例所述槽式太阳能集热器跟踪驱动设备通过控制器根据动作指令进行电机转速调节及转臂转动预设角度，所述动作指令可根据光照强度、根据当地经纬度和时间等环境元素结合计算得出，在双向齿轮泵、吸油单向阀和液压锁的配合基础上，采用无阀液压控制方式实现液压缸控制转臂转动所述预设角度，不仅节省了控制阀门所耗能量，从而提高了太阳能集热系统的净输出能量，且可较为精确地控制所述槽式太阳能集热器转动角度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备结构示意图；
图2为本发明又一实施例公开的一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备控制器结构示意图；
图3为本发明又一实施例公开的一种槽式太阳能集热跟踪驱动系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种槽式太阳能集热器跟踪驱动设备和系统，以实现在进行槽式太阳能集热器液压控制转动时，减少能耗并保证精确度的技术效果。
图1示出了一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备，包括：
控制器1、伺服电机2、双向齿轮泵3、第一吸油单向阀4、第二吸油单向阀5、第一双向液压锁6和第二双向液压锁7，其中：
所述伺服电机2在接收到控制器1发出的动作指令时，驱动所述双向齿轮泵3得电吸油，所述动作指令根据光照强度得出，所述动作指令包含电机转速信息及槽式太阳能集热装置的转臂转动角度；
所述动作指令根据光照强度得出，所述光照强度可通过光照强度传感器实现采集，所述控制器中可设定光照强度阈值，若当前的光照强度达到该阈值，所述控制器启动驱动电机转动；
所述转臂转动的角度可根据与当前光照强度的映射关系，并结合所述槽式太阳能集热跟踪驱动设备所在经纬度及动作指令发出的时间进行匹配及调节；
以及，根据液压缸的伸缩量、双向液压锁的排量和液压缸的容积计算出伺服电机的转速，且可在角位移传感器采集到转臂角位移的情况下进行闭环控制，确保调节精确度。
所述第一吸油单向阀4打开且所述第一双向液压锁6运行，第一液压缸8伸出；
所述第二吸油单向阀5打开且所述第二双向液压锁7运行，第二液压缸9回缩；
所述第一液压缸8和第二液压缸9分别连接槽式太阳能集热装置的转臂的两端。
上述设备中未使用溢流阀及阀控设备而采用控制器的精确控制，实现了槽式太阳能集热器根据光照强度进行液压控制，达到集热器以较小的能源消耗、较高的跟踪精度驱动集热装置获得高的热转换效率。避免了阀控液压方式溢流节流的能量损失，并克服了机械式液压方式控制精确度低的问题。
图2示出了一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备控制器结构，所述控制器可采用集成脉宽调制PWM模块的单片机，所述PWM模块用于变频控制方式驱动电机，图中示出了可实现的一种结构，包括：
交直变换单元10、总线通讯模块11、模数转换单元12、PWM模块13、驱动模块14和主控模块15，其中：
交直变换单元10将交流电整形为直流电，一部分通过驱动模块14用于电机驱动，另一部分用于主控模块15供电。主控模块15可以选择内部集成CAN控制器、PWM模块13、模数转换单元12等功能的专用16位单片机或者DSP芯片，并不局限；其中，所述PWM模块用于以变频控制方式驱动电机，该种驱动方式可实现低能耗高精确度的技术效果。
所述驱动模块14用于驱动电机动作，所述主控模块15用于将采集的光照强度数据进行计算。所述总线通信模块11，有利于大规模太阳能集热器跟踪驱动系统的集中控制。
图3示出了一种槽式太阳能集热跟踪驱动系统，包括：图1图示及其对一个说明中的槽式太阳能集热跟踪驱动设备16(该设备的功能及结构不再赘述)、槽式太阳能集热器17、支架18、转臂19、光照强度传感器20和角位移传感器21，其中：
所述槽式太阳能集热器17的集热管22与槽式反射镜23固定在所述支架18上，所述支架18上设置配重24和转臂19；
光照强度传感器16安装在所述支架14上，所述角位移传感器21安装在所述转臂15上。
需要说明的是：角位移传感器20、光照强度传感器20和伺服电机2分别与控制器1之间电气连接；
所述控制器1固定在所述驱动设备的油箱25上。
所述槽式太阳能集热跟踪驱动设备12驱动两个液压缸交替伸缩，所述两个液压缸分别连接在所述转臂15的两端，所述转臂19通过花键与所述槽式太阳能集热器17连接；
转臂19带动槽式太阳能集热器17沿东西方向旋转，当控制器1日照强度达到所述驱动系统的启动条件时，控制器结合经纬度、光强等环境因素综合计算转臂需转过角位移时，伺服电机2工作，带动所述双向液压锁驱动液压缸使转臂15旋转预设角度；
所述配重19，使跟踪驱动系统的重心集中在转轴上，也降低了系统的能源消耗。
光照强度传感器20按设定时间间隔采集当前时间的光照强度，如果光照强度小于设定的阈值，则控制器控制电机停止工作。例如，当夜晚或阴雨天无光照时，所述跟踪驱动设备不进行跟踪，而需等待第二天某时刻再次进行跟踪，从而避免消耗能源而不产生集热效应。
所述角位移传感器21采集当前转臂角位置，如果未达到或超出应转角度误差范围，则控制器1控制所述伺服电机2继续旋转直至达到预设角度。
本系统中采用了直接驱动无阀液压的跟踪驱动设备，不但使跟踪精度大大提高，而且使跟踪驱动系统消耗的能源也大大减少，即能源净输出能量得到提高。
综上所述：
本发明实施例所述槽式太阳能集热器跟踪驱动设备通过控制器根据动作指令进行电机转速调节及转臂转动预设角度，所述动作指令可根据光照强度、根据当地经纬度和时间等环境元素结合计算得出，在双向齿轮泵、吸油单向阀和液压锁的配合基础上，采用无阀液压控制方式实现液压缸控制转臂转动所述预设角度，不仅节省了控制阀门所耗能量，从而提高了太阳能集热系统的净输出能量，且可较为精确地控制所述槽式太阳能集热器转动角度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种槽式太阳能集热跟踪驱动设备，其特征在于，包括：控制器、伺服电机、双向齿轮泵、第一吸油单向阀、第二吸油单向阀、第一双向液压锁和第二双向液压锁，其中：
所述伺服电机在接收到控制器发出的动作指令时，驱动所述双向齿轮泵得电吸油，所述动作指令包含电机转速信息及槽式太阳能集热装置的转臂转动角度；
所述动作指令根据光照强度得出，所述控制器中设定有光照强度阈值，若当前光照强度达到所述光照强度阈值时，所述控制器驱动所述伺服电机转动；
所述第一吸油单向阀打开且所述第一双向液压锁运行，第一液压缸伸出；
所述第二吸油单向阀打开且所述第二双向液压锁运行，第二液压缸回缩；
所述第一液压缸和第二液压缸分别连接槽式太阳能集热装置的转臂的两端。
2.如权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述控制器包括集成脉宽调制PWM模块的单片机，所述PWM模块用于变频控制方式驱动电机。
3.如权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述控制器固定在所述驱动设备的油箱上。
4.如权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述控制器还包括总线通信模块。
5.一种槽式太阳能集热跟踪驱动系统，其特征在于，包括：权利要求1中的槽式太阳能集热跟踪驱动设备、槽式太阳能集热器、支架、转臂、光照强度传感器和角位移传感器，其中：
所述槽式太阳能集热器的集热管与槽式反射镜固定在所述支架上，所述支架上设置配重和转臂；
光照强度传感器安装在所述支架上，所述角位移传感器安装在所述转臂上。
6.如权利要求书5所述的驱动系统，其特征在于，包括：所述控制器包括集成脉宽调制PWM模块的单片机，所述PWM模块用于以变频控制方式驱动电机。
7.如权利要求书5所述的驱动系统，其特征在于，包括：所述控制器固定在所述驱动设备的油箱上。
8.如权利要求书5所述的驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括总线通信模块。
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