CN102707750B - 一种高适应性的高精度的太阳跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高适应性的高精度的太阳跟踪装置，包括半导体加热制冷片、温度传感器和加热制冷控制模块，半导体加热制冷片贴在遮光筒上底的下表面；温度传感器对遮光筒内部的温度进行检测，温度传感器的输出端接加热制冷控制模块的输入端，加热制冷控制模块的输出端接半导体加热制冷片；当遮光筒内部的温度值超过设定阈值时，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片进行加热或制冷直至遮光筒内部的温度值在设定阈值范围内。本发明提供的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，利用温度传感器实时检测遮光筒内部的温度变化，当温度过高或过低时，通过半导体加热制冷片实时调整遮光筒内部温度，以满足不同温度、不同光强下高精度的跟踪太阳。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能源利用技术，尤其涉及一种能够提高太阳能光伏模块对太阳能利用率的、高稳定性的太阳能跟踪控制装置。
背景技术
太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广泛，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能利用也存在着缺陷，如能量密度低，不易收集，不稳定，随着气候和昼夜变化而变化等，这对实际的太阳能利用提出了更高、更多的要求。
目前常用于太阳跟踪方面的光斑方位传感器有四象限探测器、PSD、图像传感器等，这些光斑方位传感器在实际使用时，都需要将遮光筒小孔的中心和光斑方位传感器的中心高精度的对准；如果对的不准需进行十分麻烦的数值修正，并且在光强改变的时候较难获得准确且稳定的校准数值；另外，在温度改变的时候光斑方位传感器的准确性会有所降低，尤其是在温度较高和温度较低的时候，光斑方位传感器会存在较大的温漂影响；同时，当遮光筒小孔上存在冰霜雨时，由于冰霜雨覆盖的不均匀性会导致入射光不能很准确的对准光斑方位传感器。
中国专利200920050085.9给出了一种追日传感器，由4块相同的光信号接收器分别布置在四个方向，结构简单但是精度难以提高，并且难以消除安装上的误差；中国专利200810123085.7给出了一种基于PSD的全自动高精度跟踪装置，结构简单、跟踪精度高，但跟踪装置不考虑环境温度和光强的变化带来的影响；申请号为200710094062.3的专利申请给出一种利用四个光感组件及斜套筒构成的传感器，该装置对光强的变化影响较低，但由于精度依靠的是四个光感组件的两两平衡，精度较低。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高适应性的高精度的太阳能跟踪装置，利用温度传感器实时检测遮光筒内部温度变化，当温度过高或过低时，通过半导体加热制冷片实时调整遮光筒内部温度，以满足不同温度、不同光强下高精度的跟踪太阳。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高适应性的高精度的太阳跟踪装置，包括透镜、遮光筒、设置有针孔的遮光筒上底、光斑方位传感器和信号处理电路，所述信号处理电路包括太阳跟踪控制模块；所述遮光筒上底与遮光筒的上端面相固定，透镜紧贴遮光筒的上表面，完全覆盖住针孔，光斑方位传感器固定在遮光筒内下部、位于针孔的正下方，光斑方位传感器的输出端接入太阳跟踪控制模块；该装置还包括设置有通孔的半导体加热制冷片和温度传感器，所述信号处理电路还包括加热制冷控制模块；所述半导体加热制冷片紧贴在遮光筒上底的下表面、通孔位于针孔的正下方，且通孔的直径大于等于或略大于针孔的直径；所述温度传感器对遮光筒内部的温度进行检测，温度传感器的输出端接入加热制冷控制模块的输入端，加热制冷控制模块的输出端接半导体加热制冷片；当遮光筒内部的温度值超过设定阈值范围时，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片进行加热或制冷直至遮光筒内部的温度值在设定阈值范围内。
上述结构中，增加了半导体加热制冷片及其相关结构，可以对太阳跟踪装置的工作环境进行适时调整，具体来说：若遮光筒内部温度过高，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片进行制冷，直至遮光筒内部温度值在设定阈值范围内；若遮光筒内部温度过低，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片进行加热，直至遮光筒内部温度值在设定阈值范围内。可以设定整个跟踪装置在遮光筒内部温度合适后再进行工作，比如出现雨冰霜时，透镜表面存在冰冻，不适合进行跟踪工作，可以控制半导体加热制冷片加热一段时间后，冰冻融化并流出透镜表面后，再启动跟踪工作。
优选的，所述遮光筒上底与遮光筒的上端面通过螺纹结构相固定，所述螺母结构包括螺栓、设置在遮光筒侧壁上端面上的螺纹孔、设置在遮光筒上底的透孔，所述螺栓与螺纹孔相适配，透孔的内径大于螺纹孔的内径。这种结构使得遮光筒上底和遮光筒之间的相对位置可以进行微调，通过这种微调，能够实现光斑方位传感器的中心和针孔的中心高精度的对准。
优选的，所述透镜为圆形台结构，透镜的边侧部通过盖头罩固定在遮光筒上底上，且透镜裸露的上表面的高度高于盖头罩的高度；以避免雨水的堆积，影响整个装置的正常工作。所述透镜和盖头罩的总成结构可以设计为由透镜中心高度向外侧逐渐降低的曲面结构，也可以设计为由透镜中心高度向外侧逐渐降低为平台的结构，设计方式可以具体选择，但要保证雨水不能够堆积在透镜的上表面上。
优选的，所述光斑方位传感器为四象限探测器、PSD或图像传感器；具体的光斑方位传感器可以通过上压或者下托的方式安装固定，比如通过紧固螺圈固定等。
优选的，所述遮光筒的内表面设置有吸光层，比如黑色吸光材料，像是粗糙的黑布等，以防止光反射影响光斑方位传感器的准确性。
优选的，所述温度传感器固定在遮光筒的内壁上。
有益效果：本发明提供的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，利用温度传感器实时检测遮光筒内部的温度变化，当温度过高或过低时，通过半导体加热制冷片实时调整遮光筒内部温度，以满足不同温度、不同光强下高精度的跟踪太阳。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为半导体加热制冷片的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种高适应性的高精度的太阳跟踪装置，包括圆形台结构的透镜1、遮光筒6、设置有针孔2的遮光筒上底5、光斑方位传感器10、半导体加热制冷片7、温度传感器8和信号处理电路11，所述信号处理电路11包括太阳跟踪控制模块和加热制冷控制模块。所述信号处理电路11设置在控制箱内，控制箱的的信号输出结构12用于与外部设备进行连接，整个装置安装在底座13上。
所述遮光筒上底5与遮光筒6的上端面通过螺纹结构相固定；透镜1通过盖头罩3固定在遮光筒上底5上表面，完全覆盖住针孔2，且透镜1裸露的上表面的高度高于盖头罩3的高度；光斑方位传感器10通过紧固螺圈9固定在遮光筒6内下部、位于针孔2的正下方，光斑方位传感器10的输出端接入太阳跟踪控制模块；所述半导体加热制冷片7紧贴在遮光筒上底5的下表面、通孔位于针孔2的正下方，且通孔的直径大于等于针孔2的直径；所述温度传感器8固定在遮光筒6的内壁上，对遮光筒6内部的温度进行检测，温度传感器8的输出端接入加热制冷控制模块的输入端，加热制冷控制模块的输出端接半导体加热制冷片7。
当遮光筒6内部的温度值超过设定阈值范围时，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片7进行加热或制冷直至遮光筒6内部的温度值在设定阈值范围内。
所述螺母结构包括螺栓、设置在遮光筒6侧壁上端面上的螺纹孔4、设置在遮光筒上底5的透孔，所述螺栓与螺纹孔相适配，透孔的内径大于螺纹孔的内径；所述光斑方位传感器10为四象限探测器、PSD或图像传感器，并通过上压或者下托的方式安装固定；在遮光筒6的内表面设置有粗糙黑布构成的吸光层。
如图2所示为半导体加热制冷片7工作原理示意图，当该高适应性的高精度的太阳跟踪装置启动时，控制箱实时采集温度传感器8的信号，当温度超过阈值时，控制箱给半导体加热制冷片7输出信号，14为正极，15为负极，使得半导体加热制冷片7的上端为热端，下端为冷端；当温度低于阈值时，控制箱给半导体加热制冷片7输出信号，14为负极，15为正极，使得半导体加热制冷片7的上端为冷端，下端为热端，使得整个跟踪装置保持在一个温度范围工作，16为限流电阻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1. 一种高适应性的高精度的太阳跟踪装置，包括透镜（1）、遮光筒（6）、设置有针孔（2）的遮光筒上底（5）、光斑方位传感器（10）和信号处理电路（11），所述信号处理电路（11）包括太阳跟踪控制模块；所述遮光筒上底（5）与遮光筒（6）的上端面相固定，透镜（1）紧贴遮光筒上底（5）的上表面，完全覆盖住针孔（2），光斑方位传感器（10）固定在遮光筒（6）内下部、位于针孔（2）的正下方，光斑方位传感器（10）的输出端接入太阳跟踪控制模块；其特征在于：该装置还包括设置有通孔的半导体加热制冷片（7）和温度传感器（8），所述信号处理电路（11）还包括加热制冷控制模块；所述半导体加热制冷片（7）紧贴在遮光筒上底（5）的下表面、通孔位于针孔（2）的正下方，且通孔的直径大于等于针孔（2）的直径；所述温度传感器（8）对遮光筒（6）内部的温度进行检测，温度传感器（8）的输出端接入加热制冷控制模块的输入端，加热制冷控制模块的输出端接半导体加热制冷片（7）；当遮光筒（6）内部的温度值超过设定阈值范围时，加热制冷控制模块控制半导体加热制冷片（7）进行加热或制冷直至遮光筒（6）内部的温度值在设定阈值范围内；
所述透镜（1）为圆形台结构，透镜（1）的边侧部通过盖头罩（3）固定在遮光筒上底（5）上，且透镜（1）裸露的上表面的高度高于盖头罩（3）的高度。
2.根据权利要求1所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述遮光筒上底（5）与遮光筒（6）的上端面通过螺纹结构相固定，所述螺纹结构包括螺栓、设置在遮光筒（6）侧壁上端面上的螺纹孔、设置在遮光筒上底（5）的透孔，所述螺栓与螺纹孔相适配，透孔的内径大于螺纹孔的内径。
3.根据权利要求1所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述光斑方位传感器（10）为四象限探测器、PSD或图像传感器。
4.根据权利要求1所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述光斑方位传感器（10）通过上压或者下托的方式安装固定。
5.根据权利要求1所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述遮光筒（6）的内表面设置有吸光层。
6.根据权利要求5所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述吸光层为粗糙的黑布。
7.根据权利要求1所述的高适应性的高精度的太阳跟踪装置，其特征在于：所述温度传感器（8）固定在遮光筒（6）的内壁上。
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