CN102915042A - 用于控制太阳能设备的角度调节单元的方法和控制仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制太阳能设备的角度调节单元的方法和控制仪。为的是用角度调节单元在所述太阳能设备的角度工作范围之内以预先给定的角距为幅度来调节太阳能设备的活动的部件。该方法具有接收的步骤、确定的步骤、求取的步骤和提供的步骤。在接收的步骤中接收太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。在确定的步骤中根据角位置与角度工作范围内的角速度间的保存在能读出的存储器中的以前求取的关联来确定速度因数。在求取的步骤中在使用速度因数与预先给定的角距的情况下求取用于角度调节单元的运行持续时间，以便使活动的部件以角距为幅度来运动。在提供的步骤中在使用所求取的运行持续时间的情况下提供用于运行角度调节单元的控制信号。

Description

用于控制太阳能设备的角度调节单元的方法和控制仪

技术领域

本发明涉及一种用于触发太阳能设备的角度调节单元的方法、一种用于求取用于对所述角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的方法、一种用于求取所述角度调节单元的响应延迟的方法、一种用于校准所述角度调节单元的方法以及一种相应的控制仪。

背景技术

对于传统的太阳能设备来说，通过阳光传感器来检测阳光的状态。所述阳光传感器布置在所述太阳能设备的活动的部件上。所述太阳能设备的活动的部件比如可以是借助于角度调节单元来对阳光的状态进行跟踪的反光镜或者光电池模块。为此一直触发所述角度调节单元，直至阳光以预先确定的角度入射到所述阳光传感器中。

发明内容

本发明的任务是，提供一种得到改进的用于触发太阳能设备的角度调节单元的方法、一种用于求取用于对所述角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的方法、一种用于求取所述角度调节单元的响应延迟的方法、一种用于校准所述角度调节单元的方法以及一种相应的控制仪。

该任务通过按独立权利要求所述的一种用于触发太阳能设备的角度调节单元的方法、一种用于求取用于对所述角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的方法、一种用于求取所述角度调节单元的响应延迟的方法、一种用于校准所述角度调节单元的方法以及至少一种相应的控制仪得到解决。

阳光传感器虽然没有在太阳能设备上引起损坏，但是被污染的或者被露水覆盖的阳光传感器导致错误的测量结果，所述错误的测量结果作为后果又引起太阳能设备的不精确的聚焦。这样的错误源可以得到避免，如果所述太阳能设备没有用于根据阳光的状态来对太阳能设备的活动的部件进行跟踪的阳光传感器。在不使用阳光传感器的情况下，可以在天文学上的计算的基础上借助于基地所特有的虚拟的阳光状态来进行跟踪。从所述虚拟的阳光状态中可以推导出必要的用于所述活动的部件的角距，所述必要的角距适合用作导向参量，以需要的精度根据阳光的状态来跟踪所述活动的部件。

为了调节所述太阳能设备的活动的部件的角位置，可以使用维护少的液压组件，所述维护少的液压组件也可以可靠地使较重的活动的部件运动。在此，尤其维护少的是分配阀。分配阀相应地在打开持续时间里打开。在打开持续时间之外，所述分配阀关闭并且所述太阳能设备可以在所述活动部件上没有角度变化的情况下经得住较大的力。为了对所述活动的部件来说能够实现较大的角度工作范围，至少可以使用两个用于使所述活动的部件运动的液压缸。所述液压缸具有不同的作用轴，以便能够借助于所述液压缸之一使所述液压缸中的另一个液压缸运动越过该另一个液压缸的死点。通过至少两个液压缸的使用，在所述太阳能设备的活动的部件运动时获得非线性的角速度曲线。

为了调节太阳能导槽，比如通过分配阀来触发两个液压缸。角度额定值阀操纵-液压缸-杠杆传动机构这条控制链的放大因数取决于角度并且不是线性的。通过校准，以角度分辨的方式来检测非线性的放大因数并且将其用于更为精确的位置控制。此外，由此可以放弃阳光传感器的使用并且尽管如此也实现高精确的跟踪系统。可以将所述跟踪系统用于通过天文学上的计算来使太阳能发电站中的太阳能导槽精确地跟踪太阳的运行。

本发明以这样的认识为基础，即可以借助于所述分配阀的打开时间的调整利用校正参量来对所述太阳能设备的活动的部件的非线性的角速度曲线进行补偿。转换时间的调整可以按照接下来介绍的用于触发角度调节单元的方法的一种实施例来进行。为了求取所述校正参量，可以在校正过程中记录角速度曲线，并且从中求取用于所述转换时间的校正参量的曲线。所述校正参量的记录和求取可以按照接下来介绍的用于求取速度因数的方法的一种实施例来进行。为了提高转换精确度可以额外地在校正过程的扩展方案中求取所述分配阀和整个系统“太阳能设备”的所独有的响应延迟。在求取经过调整的用于打开分配阀的信号持续时间时可以考虑到所述响应延迟。所述响应延迟可以按照接下来介绍的用于求取所述角度调节单元的响应延迟的方法的一种实施例来求取。所述校正参量和响应延迟可以在接下来介绍的用于在校准过程中对所述角度调节单元进行校准的方法的一种实施例中来求取并且可以借助于试运行来验证。

本发明提供一种用于触发太阳能设备的角度调节单元的方法，用于用所述角度调节单元在所述太阳能设备的角度工作范围之内以预先给定的角距为幅度来调节所述太阳能设备的活动的部件；其中所述方法包括以下步骤：

接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置；

根据所述角位置与所述角度工作范围内的角速度之间的保存在存储器中的以前求取的关联来确定速度因数；

在使用所述速度因数和预先给定的角距的情况下来求取用于所述角度调节单元的运行持续时间，用于使所述活动的部件以所述角距为幅度来运动；并且

在使用所求取的运行持续时间的情况下来提供用于运行所述角度调节单元的控制信号。

太阳能设备可以是指用于接收阳光并且用于将阳光转化为热能和/或电能的装置。所述太阳能设备可以具有活动的部件，该活动的部件构造用于跟踪阳光的状态。所述活动的部件比如可以是太阳能导槽、光电池模块或者定日镜。所述活动的部件可以通过角度调节单元来运动。所述角度调节单元可以是用于至少围绕着所述太阳能设备与所述太阳能设备的角度能够调节或者活动的部件之间的旋转轴线来调节所述太阳能设备的角度能够调节的或者活动的部件的至少一个角度的装置。通过角度的调节可以使所述活动部件跟踪太阳。所述角度调节单元可以包括至少两个执行器，所述执行器分别在活动的部件的铰接点上所述部件连接并且分别在基点上与所述太阳能设备的固定的部件相连接。所述执行器可以构造用于在对激活操作进行响应的情况下执行沿所述执行器的主延伸方向的长度变化。执行器比如可以是液压缸。预先给定的角距可以是所述活动的部件的相对于基准面比如虚拟的地平线的绝对的力求达到的角位置。所述预先给定的角距也可以是从所述活动的部件的当前的角位置直至所力求达到的角位置的角度增量。角度工作范围可以是用于所述活动的部件的运行范围，在所述运行范围内所述活动的部件能够通过所述角度调节单元来运动。当前的角位置可以是所述太阳能设备的固定的部件与所述活动的部件之间的角度。所述当前的角位置可以与所述活动的部件的关于基准面的当前的角位置相一致。运行持续时间可以代表着通过所述用于角度调节单元的控制信号提供的信号长度。速度因数可以是在考虑到所述角度调节单元的在等值地操纵所述执行器时的动力学的情况下所述活动的部件的所预料的角速度。所述速度因数可以在校准过程中比如在启动所述太阳能设备的过程中来求取。等值的操纵可以是在所述铰接点上以相同的工作压力和/或相同的合成的力进行的操纵，使得所述执行器的力的平衡确定所述角速度。所述角速度可以是所述活动的部件的旋转速度。

所述控制信号可以设计用于触发第一阀和第二阀，其中如果所述角度调节单元超过第一死点，则转换所述第一阀，并且如果所述角度调节单元超过第二死点，则转换所述第二阀。通过所述转换，所述角度调节单元可以使所述活动的部件在更大的角度工作范围内运动。

此外，可以在使用所述角度调节单元的保存在存储器中的响应延迟的情况下来求取所述运行持续时间。响应延迟可以是将控制信号提供给所述角度调节单元的时刻与超过所述太阳能设备的固定的与活动的部件之间的能够测量的最小角距的时刻之间的持续时间。通过对所述响应延迟的考虑，所述活动的部件可以安全且可靠地以预先给定的角距为幅度来运动。

在所述存储器中可以为所述角度工作范围的扇区保存响应延迟，并且在求取的步骤中可以在使用所述响应延迟的情况下求取所述扇区中的运行持续时间。一个扇区是所述角度工作范围的一个部分区域，该部分区域具有预先给定的张开角。按照一种实施方式，仅仅一次性地也就是说不是每个扇区都求取所述响应延迟。仅仅按扇区计算地求取所述扇区中的不同的角速度。作为替代方案可以为所述扇区中的每一个扇区求取或者保存响应延迟，从而可以在求取的步骤中在使用所属的响应延迟的情况下求取所述扇区中的运行持续时间。通过对所述角度调节单元的不同的工作范围中的不同的响应延迟的考虑，比如可以考虑到在所述活动的部件的不同的位置中所述液压缸中的不同的油量和/或所述角度调节单元的不同的余隙。

在所述存储器中可以保存表格，该表格代表着角速度与角位置之间的关联。在该表格中可以相应地为所述角度工作范围的扇区保存速度因数。在此所述速度因数可以代表着所述扇区中的角速度曲线的平均值。一个扇区可以限定着所述角速度曲线的一个部分节段。为了确定所述速度因数，由此可以读出一个为所接收的角位置而保存在所述表格中的用于速度因数的数值。在所述扇区之内，所述速度因数是恒定的。通过将角速度的关于时间的函数的关联简化到离散的数值这种方式可以减少用于触发所述角度调节单元的控制开销。

所述方法可以具有在预先给定的时间间隔里将所述角度调节单元锁止的步骤。在所述提供的步骤中，可以在对所述预先给定的时间间隔的到期进行响应的情况下来提供所述控制信号。通过所述角度调节单元的锁止，所述太阳能设备会对外部的力比如风压不敏感。同样，所述活动的部件可以直接通过锁止装置来锁止，在所述时间间隔的持续时间里可以为所述锁止装置提供锁止信号。通过以周期性的间隔来提供控制信号这种方式可以进一步减少控制开销。

此外，本发明提供一种用于求取用于对太阳能设备的活动的部件的角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的方法，该方法具有以下步骤：

提供用于在所述太阳能设备的角度工作范围内运行所述角度调节单元的控制信号；

接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置；

确定所述当前的角位置与所述活动的部件的在角度工作范围内的角速度之间的关联；

在使用所述关联的情况下求取所述角度调节单元的速度因数；并且

将所述速度因数保存在存储器中。

所述角度调节单元可以构造用于使所述活动的部件完全在所述角度工作范围内运动。所述活动的部件可以不间断地在所述角度工作范围内运动。可以记录当前的角位置和角位置的每时间单位的变化以及角速度。所述角位置和角速度可以通过所述关联彼此联系起来。

所述角度工作范围可以划分为至少两个扇区。在求取的步骤中，可以为所述角位置的扇区之一各求取一个速度因数。在此所述速度因数可以相应地代表着相应的扇区中的角速度曲线的平均值。在保存的步骤中，可以将所述速度因数保存在存储器中的表格中。通过至少两个速度因数，可以更为精确地确定所述扇区中的运行持续时间。

所述扇区的大小会取决于所述角速度曲线的陡度。一个扇区可以小于一个相邻的扇区，如果该扇区中的角速度曲线比所述相邻的扇区中的角速度曲线陡。作为替代方案或者补充方案，一个扇区可以大于一个相邻的扇区，如果该扇区中的角速度曲线比所述相邻的扇区中的角速度曲线平坦。通过可变的扇区大小，可以更为精确地描绘所述角速度曲线。

此外，本发明提供一种用于求取太阳能设备的活动的部件的角度调节单元的响应延迟的方法，其中该方法包括以下步骤：

提供用于在所述太阳能设备的角度工作范围之内来运行所述角度调节单元的脉宽调制的控制信号；

接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置；

求取所述脉宽调制的控制信号的脉冲持续时间，对于所述脉冲持续时间来说角位置的变化大于最小值；并且

将所述脉冲持续时间保存在能够读出的存储器中，其中所述脉冲持续时间代表着响应延迟。

脉宽调制的控制信号可以是指一种控制信号，该控制信号具有被间隔中断的这里拥有上升的脉冲持续时间的脉冲。在此在一开始较短的脉冲可以比必要的程度短，用于克服所述分配阀的惰性。跟随在所述较短的脉冲之后的较长的脉冲可以足够地长，用于促使所述分配阀打开，并且让足够的液压用油流到液压缸中，以便在所述活动的部件上引起能够测量的角度变化。

所述角度工作范围可以划分为至少两个扇区。按照一种实施方式，仅仅一次性地也就是说不是每个扇区都求取所述响应延迟。仅仅按扇区计算地求取所述扇区中的不同的角速度。作为替代方案，可以为每个扇区求取自身的响应延迟。为此可以在所述提供的步骤中在所述活动的部件处于相应的扇区中时每个扇区各提供一个脉宽调制的控制信号。在所述求取的步骤中，可以在所述活动的部件处于相应的扇区中时每个扇区各求取一个脉冲持续时间，对于所述脉冲持续时间来说所述角位置的变化大于最小值。在所述保存的步骤中，为每个扇区将所求取的脉冲持续时间作为响应延迟来加以保存。用不同的响应延迟可以更为精确地描绘所述太阳能设备的运行特性。通过更为精确的描绘，所述太阳能设备可以在没有阳光传感器的情况下在较窄的公差范围之内运行。

此外，本发明提供一种用于对太阳能设备的活动的部件的角度调节单元进行校准的方法，该方法具有以下步骤：

用于按照这里所介绍的方案来求取对所述角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的方法；以及

用于按照这里所介绍的方案来求取所述角度调节单元的响应延迟的方法。

所述用于对角度调节单元进行校准的方法描绘了一种校准过程，该校准过程比如可以在启动太阳能设备时来实施。同样校准过程可以在检查的过程中来实施。在校准过程中，所述太阳能设备的活动的部件可以通过所述角度调节单元从所述太阳能设备的角度工作范围的一个限制点一直运动到一个第二限制点。由于所述活动的部件与所述角度调节单元之间的动力学上的关联，所述活动的部件的合成的调节速度在所述角度工作范围内变化。所述调节速度可以是角速度或者旋转速度。在校准过程中，记录所述角度工作范围内的调节速度。从所述调节速度中求取校正因数，该校正因数适合于在所述太阳能设备的运行中在使用已知的有待调节的角距的情况下推导出用于所述角度调节单元的操纵持续时间。所述校正因数在所述角度工作范围内求取并且保存在存储器中。所述用于求取响应延迟的方法要么可以在校准过程中作为所述校准过程的中断来执行要么可以在随后的另一个过程中来执行。所述响应延迟可以称为无效时间。所述响应延迟代表着相应的持续时间，在所述角度调节单元已经由所述控制信号激活之后直至在所述太阳能设备与所述活动的部件之间能够检测到角度变化时经过了所述相应的持续时间。为此可以提供所述用于角度调节单元的具有变长的脉冲的控制信号，直至能够测量一个脉冲的过程中的角度变化。为了提高精度，也可以先后提供多个相同的脉冲，并且确定用于累积的角度变化的阈值。对于所述脉冲之一来说超过了所述阈值或者能够检测到角度变化，在此将该脉冲的脉冲持续时间作为响应延迟保存在存储器中并且在所述太阳能设备的运行中加到所求得的用于角度调节单元的操纵持续时间上。

所述方法按照这里介绍的方案可以具有随后的借助于用于触发角度调节单元的方法进行的试运行。利用所述试运行可以用所求取的校正参量来检查所述角度调节单元的符合要求的功能。所述试运行可以局限于所述角度工作范围的部分范围。

此外，本发明提供一种用于触发角度调节单元的控制仪，该控制仪构造用于在相应的装置中实施或者说实现所述按本发明的方法的步骤。通过本发明的这种构造为控制仪的形式的实施变型方案，可以较快并且有效地解决本发明的任务。

控制仪在此可以是指一种电气的设备，该电气的设备处理传感器信号并且据此输出控制信号。所述控制仪可以具有接口，该接口可以以硬件和/或软件的方式来构成。在以硬件的方式构成时，所述接口比如可以是所谓的系统ASICs（专用集成电路）的包含所述控制仪的极为不同的功能的部件。但是也可以这样安排，即所述接口是自身的集成的开关电路或者至少部分地包括离散的结构元件。在以软件的方式构成时，所述接口可以是软件模块，所述软件模块比如除了其它的软件模块之外存在于微型控制器上。

也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码可以保存在机器可读的载体比如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上并且用于在所述程序在计算机或者某个装置上执行时来实施按前面所描述的实施方式之一所述的方法。

附图说明

下面借助于附图来示范性地对本发明进行详细解释。附图示出如下：

图1是按本发明的一种实施例的太阳能设备的示意图；

图2a到2c是用于按本发明的不同的实施例的太阳能设备的控制仪的示意图；

图3是具有抛物线槽的角度调节单元的三个位置的简化的示意图；

图4是用于太阳能设备的角度调节装置的液压控制管路图；

图5是两张由用于触发按本发明的一种实施例的角度调节单元的彼此关联的控制信号的两条曲线构成的图表；

图6是太阳能设备的活动的部件的在该太阳能设备的角度工作范围内的角速度曲线的图表；

图7是用于按照本发明的一种实施例来求取响应延迟的脉宽调制的控制信号的图表；并且

图8到11是按本发明的实施例的方法的流程图。

相同的或者类似的元件可以在以下附图中用相同的或者类似的附图标记来表示。此外，图样的附图、其说明及权利要求包含大量的组合的特征。在此对本领域的技术人员来说清楚的是，也可以单个地来研究这些特征或者也可以将其合并为其它的这里未明确说明的组合。

具体实施方式

图1示出了具有按本发明一种实施例的控制仪102的太阳能设备100。按照不同的实施例，所述控制仪102可以构造用于触发角度调节单元104、用于求取速度因数、用于求取响应延迟或者用于校准所述角度调节单元104。所述太阳能设备100具有一条作为活动的部件活动地支承在所述太阳能设备100上的太阳能导槽106。在所述太阳能导槽106与所述太阳能设备100的固定的部件之间布置了旋转轴。所述角度调节单元104构造用于使所述太阳能导槽106跟踪阳光状态，用于将入射的阳光集中在焦点区域108中。为进行跟踪，所述角度调节单元104具有两个液压缸110。所述液压缸110在基点上支承在所述太阳能设备100的固定的部件上的轴承中并且在其顶点上相应地支承在所述太阳能导槽106的铰接点中。所述铰接点布置在所述旋转轴上方的对置的侧翼上。因此，所述太阳能导槽106可以通过缸110来运动越过另一个缸110的死点。角度传感器112布置在旋转轴上并且构造用于检测所述太阳能设备100的固定的部件与所述太阳能导槽106之间的角度。将所述角度传感器112的角度信号传输给用于对所述角度调节单元104进行触发的控制仪102。此外，该控制仪102作为用于对所述角度调节单元104进行触发的额定值从天文学上的计算中得到预先给定的角距的数值。该控制仪102构造用于为所述角度调节单元104提供相应于所述额定值的控制信号。

图2a示出了用于对按本发明的一种实施例的太阳能设备的角度调节单元进行触发的控制仪102的详细视图。所述控制仪102适合于用在如在图1中示出的一样的太阳能设备中。该控制仪102构造用于用所述角度调节单元在所述太阳能设备的角度工作范围之内以预先给定的角距为幅度来调节所述太阳能设备的活动的部件。所述控制仪102具有用于接收的装置200、用于确定的装置202、用于求取的装置204以及用于提供的装置206。

所述用于接收的装置200构造用于比如从所述太阳能设备的角度传感器处接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。所述用于接收的装置200构造用于为所述用于确定的装置202提供当前的角位置。所述用于确定的装置202构造用于从所述用于接收的装置200处接收所述角位置。此外，所述用于确定的装置202构造用于访问存储器208。所述用于确定的装置202构造用于根据保存在所述存储器208中的以前求取的关联来确定速度因数。所述关联基于所述太阳能设备的活动的部件的角速度与所述活动的部件的在太阳能设备的角度工作范围中的角位置的在校准过程中求取的相关性，并且可以存放在保存在所述存储器208中的表格中。所述用于确定的装置202构造用于为所述用于求取的装置204提供所述速度因数。所述用于求取的装置204构造用于从所述用于确定的装置202处接收所述速度因数。所述用于求取的装置204构造用于求取用于所述角度调节单元4的运行持续时间，用于使所述活动的部件以预先给定的角距为幅度来运动。在使用所述速度因数和所述预先给定的角距的情况下来求取所述运行持续时间。所述用于求取的装置构造用于为所述用于提供的装置提供所述运行持续时间。所述用于提供的装置206构造用于从所述用于求取的装置204处接收所述运行持续时间。所述用于提供的装置206构造用于在使用所求取的运行持续时间的情况下提供用于运行所述角度调节单元的控制信号。

图2b示出了用于求取用于对按本发明的一种实施例的太阳能设备的活动的部件的角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数的控制仪102的详细视图。所述控制仪102适合于用在如在图1中示出的一样的太阳能设备中。该控制仪102具有用于提供的装置206、用于接收的装置200、用于确定的装置210、用于求取的装置212以及用于保存的装置214。

所述用于提供的装置206如在图2a中所描绘一样构造用于提供在所述太阳能设备的角度工作范围内运行所述角度调节单元的控制信号。所述提供过程可以在对校准信号进行响应的情况下进行。所述用于接收的装置200如在图2a中一样构造用于从所述太阳能设备的角度传感器处接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。所述用于接收的装置200构造用于为所述用于确定的装置210提供所述当前的角位置。所述用于确定的装置210构造用于从所述用于接收的装置200处接收所述当前的角位置。所述用于确定的装置210构造用于确定所述角位置与所述活动的部件的在角度工作范围内的角速度之间的关联。所述用于确定的装置210构造用于为所述用于求取的装置提供所述关联。所述用于求取的装置212构造用于从所述用于确定的装置210处接收所述关联。所述用于求取的装置212构造用于在使用所述关联的情况下求取至少一个速度因数。所述用于求取的装置212构造用于为所述用于保存的装置214提供所述至少一个速度因数。所述用于保存的装置214构造用于从所述用于求取的装置212处接收所述速度因数。所述用于保存的装置214构造用于将所述速度因数保存在所述在图2a中所描绘的存储器208中。

图2c示出了用于求取按本发明的一种实施例的太阳能设备的活动的部件的角度调节单元的响应延迟的控制仪102的详细视图。所述控制仪102适合于用在如在图1中示出的一样的太阳能设备中。该控制仪102具有用于提供的装置206、用于接收的装置200、用于求取的装置216以及用于保存的装置214。

所述用于提供的装置206构造用于提供在所述太阳能设备的角度工作范围之内运行所述角度调节单元的脉宽调制的控制信号。所述提供过程可以在对校准信号进行响应的情况下进行。所述用于提供的装置206构造用于为所述用于求取的装置216提供所述脉宽调制的控制信号。所述用于接收的装置200如在图2a和2b中一样构造用于从所述太阳能设备的角度传感器处接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。所述用于接收的装置200构造用于为所述用于求取的装置216提供所述当前的角位置。所述用于求取的装置216构造用于从所述用于接收的装置200处接收所述当前的角位置并且从所述用于提供的装置200处接收脉宽调制的控制信号。所述用于求取的装置216构造用于求取所述脉宽调制的控制信号的脉冲持续时间，对于所述脉冲持续时间来说所述角位置的变化大于最小值。所述用于求取的装置216构造用于为所述用于保存的装置214提供所求取的脉冲持续时间。所述用于保存的装置214构造用于从所述用于求取的装置216处接收所述脉冲持续时间。所述用于保存的装置214构造用于将所述脉冲持续时间保存在所述存储器208，其中所述脉冲持续时间代表着所述响应延迟。

图3按照本发明的一种实施例示出了液压缸110的在图1的太阳能导槽106中的可选的布置方式的示意图。铰接点在该实施例中布置在所述太阳能导槽106的下方。在这里V形元件300用于将力从所述液压缸110导入到所述太阳能导槽106中。该V形元件300具有两条支臂，这两条支臂在一个端部上分别拥有所述铰接点之一并且在另一个端部上彼此在旋转轴中相连接。所述支臂彼此间具有处于10°与170°之间尤其40°与80°之间的角度。所述液压缸110的基点支承在一个共同的点中。所述太阳能导槽106构造用于将垂直地入射到所述太阳能导槽106中的光线集中在所述焦点区域中。

在左边示出的第一示意图示出了所述太阳能导槽处于180°的位置中的情况。在所述第一示意图的右边，两张另外的示意图示出了所述太阳能导槽106处于该太阳能导槽106的角度工作范围的边缘上的角位置中的情况。当中的示意图示出了所述太阳能导槽106处于向东回转的90°的位置中的情况，右边的示意图示出了所述太阳能导槽106处于向西回转的270°的位置中的情况。

图4按照本发明的一种实施例示出了具有两个液压缸110的角度调节单元104的液压控制管路图。所述液压缸110可以是在图1或者图3中示出的液压缸。在泵及控制单元400之间的液压管路中连接了稳压单元402。所述泵及控制单元400构造用于提供具有工作压力的液压流体并且将其提供给所述液压缸110。所述液压缸110分别具有第一室和第二室，所述第一室和第二室通过活动的活塞以液密的方式彼此分开。所述稳压单元402构造用于在没有向所述室加载工作压力时将第一及第二室的容积保持恒定，用于禁止所述活塞的运动。在所述泵及控制单元400中，每个缸110各将一个4/3旁通阀装入到液压供给系统中。所述旁通阀分别具有一个进口、一个排出口、一个第一出口和一个第二出口以及三个无所定义的中间位置的阀位置。所述旁通阀分别具有一个中间位置、一个第一阀位置和一个第二阀位置。在所述中间位置中，所述进口与两个出口及所述排出口相连接。由此所述液压用油可以在不做功的情况下从所述进口流往所述排出口。在所述出口之间不存在着压差。在所述第一阀位置中，所述进口与所述第一出口相连接并且所述第二出口与所述排出口相连接。在所述第一阀位置中，所述液压用油可以流入到液压缸110的第一室中。所述液压缸110的活塞可以被所述液压用油从所述第一室朝第二室的方向挤压。来自所述第二室的液压用油可以通过所述旁通阀的第二出口来流出。在所述第二阀位置中，所述进口与所述第二出口相连接并且所述第一出口与所述排出口相连接。在所述第二阀位置中，所述液压用油可以流入到所述液压缸110的第二室中。所述活塞可以被所述液压用油从所述第二室朝所述第一室的方向挤压。来自所述第一室的液压用油可以通过所述旁通阀的第一出口来流出。所果操纵所述旁通阀，那就同时对其进行操纵。而后各一个缸110的一个室与另一个缸110的室之一处于连接之中并且在彼此相连接的室之间构成平衡。由于所述缸110通过像比如在图1到3中示出的一样的太阳能导槽的铰接点进行了动力学上的联结，出现所述活塞的经过调整的运动速度。

图5示出了按本发明的一种实施例的两条阀位置曲线500、502。所述阀位置曲线500、502可以代表着用于如在图4所描绘的一样的旁通阀的控制信号。在横坐标上以度数绘出了像比如在图1或图3中示出一样的太阳能导槽的角度工作范围。所述角度工作范围通过角度值来代表。在此270°代表着西边，180°代表着太阳穿过东经线的中天并且90°代表着东边。在纵坐标上上下绘出了分配给阀位置曲线500的第一阀的从第一阀位置-1经过中间位置0到第二阀位置1的阀位置。在所述第一阀的阀位置的上面绘出了分配给所述阀位置曲线502的第二阀的相应的阀位置-1、0、1。将所述阀用于像比如在图3或图1中示出的一样来触发所述太阳能导槽的液压缸。如果所述太阳能导槽向东边270°定向并且运动，那么所述两个阀就在位置-1中。两个液压缸被缩短。如果所述第一缸的铰接点在具有所述缸的基点和所述太阳能导槽的旋转点的线条中定向，那么所述第一缸就达到最短的长度。所述最短的长度称为死点TP并且用与纵坐标平行的虚线来表示。在所述第一缸的死点TP中转换所述第一阀。将所述第一阀从阀位置-1切换为阀位置1。自现在起，又扩大所述第一缸的长度。进一步缩短所述第二缸，直到所述第二缸的铰接点在具有所述缸的基点和所述太阳能导槽的旋转点的线条中定向。在这里，所述第二缸具有其死点TP。所述第二死点TP同样用与纵坐标平行的虚线来表示。在所述第二死点TP中将所述第二阀从阀位置-1转换到1。自所述第二死点TP起，又延长所述第二缸。所述死点TP的角度位置取决于所述铰接点彼此间以及相对于所述太阳能导槽的旋转点的结构上的设计。第一铰接点-旋转点的连线与第二铰接点-旋转点的第二连线之间的角度越小，所述死点TP就一起靠得越近。

图6示出了像比如在图1或图3中示出一样的太阳能导槽的示范性的角速度曲线600的图表。所述角速度曲线按照本发明的一种实施例在校准过程中从角度调节单元的触发中产生。在横座标上绘出了所述太阳能导槽的从90°经过180°到270°的角度工作范围。在纵坐标上则以每秒度数绘出了角速度。所述横坐标在最小的角速度的数值中与所述纵坐标相交。曲线图600示出了所述太阳能导槽的在角度工作范围内的角速度的曲线，该曲线图在西边的限制点90°和东边的限制点270°上分别具有最低的点。该曲线图600从西边随着斜率的上升而朝所述角度工作范围的中心的方向上升，直至达到所述第一缸的在图5中示出的第一死点TP。（参见图5）。在所述第一死点TP上，所述曲线图600具有其最高的点。在所述第一死点TP的东边，所述曲线图600近似于抛物线形地一直下降到180°，而没有像在西边的限制点90°处达到最低的数值。在180°处，所述曲线图600具有相对的低点，该曲线图600从这个相对的低点重新近似于抛物线形地一直上升到所述第二死点TP。在所述第二死点TP上，角速度小于在所述第一死点TP处的角速度。在所述第一死点TP的东边，所述曲线图600随着斜率的减小而一直下降到所述角度工作范围的东边的限制点270°处的最小值。

换句话说，图6示出了具有2个缸的太阳能导槽的角速度的典型的曲线600。按如何设计如在图3中示出一样的V形元件的情况，所述曲线600可以显示出特征或强或弱的曲线。通过扇区段校正值的计算，达到经过平滑处理的曲线602。所述经过平滑处理的曲线602在所述角度工作范围内具有微小的偏离所述最低点与最高点之间的平均值的偏差。

为了根据阳光的状态来跟踪太阳能导槽，比在图6中示出的角速度600低几个数量级的角速度是必需的。但是，在图1或图3中示出的太阳能导槽出于保养缺乏的原因仅仅以在图6中示出的速度600来运动。因此，以角距进行跟踪。所述角距借助于天文学上的计算并且在考虑到受地点限制的因数的情况下来求得。对所述角速度曲线进行分析并且将其换算为速度因数，将所述速度因数关于所述太阳能导槽的当前的角位置加以保存。从预先给定的角距和速度因数中，为每个角距求取用于所述液压缸的运行持续时间，在此需要所述运行持续时间来使所述太阳能导槽以预先给定的角距为幅度来运动。在所述太阳能导槽已经运动之后，由压力保持阀将所述液压缸锁止预先给定的等候时间。如果等候时间已经过去，则使所述太阳能导槽以另一个角距为幅度进行运动。借助于另一个取决于当前的角位置的速度因数来求取所述运行持续时间。

为了在求取速度因数方面产生较小的开销，可以将所述角度工作范围划分为扇区或者扇区段。所述扇区在图6中通过所述角度工作范围的部分中的垂直的虚线勾画出来。在每个扇区段的内部，对所测量的角速度求平均值。借助于所述平均值可以使所述太阳能导槽以必要的精度来跟踪阳光的状态。所述扇区段的尺寸可以根据所述扇区段内部的曲线图600的陡度来变化。比如可以预先给定两个相邻的平均值之间的平均值的最大的跃变大小（Sprunggröße）。

角速度的测量可以在扇区段节段中进行。这里使所述太阳能导槽在整个角度工作范围内移动（从东向西）。在移动过程中，在单个的扇区段中测量角速度。这些角速度后来为了精确地跟踪所述太阳能导槽而算入到阳光的焦点中，用于充分地对非线性进行平滑处理。

图7按照本发明的一种实施例示出了脉宽调制的控制信号700的图表。所述脉宽调制的控制信号700比如可以由按图2c的控制仪来提供。在横坐标上绘出了时间t，在纵坐标上上下绘出了太阳能设备的活动的部件的角度变化x和所述控制信号700的两种状态0和1。所述控制信号700具有随时间t上升的脉冲持续时间。在该实施例中，脉冲持续时间的上升是恒定的。所述增加也可以非线性地进行，比如累加地或者累减地进行。在所述控制信号700的下方绘出了角度变化x的曲线702。对于很短的脉冲持续时间来说，由此触发的由旁通阀、管路、液压缸和活动的部件构成的系统可能没有显示出或者显示出不能测量的针对控制信号的角度变化x。随着上升的脉冲持续时间，所述系统可能显示出最小的反应，但是该最小的反应可能低于测量误差之下。只有在脉冲的过程中超过最小的角度变化x_min时才确定脉冲的脉冲持续时间并且将其作为无效时间T₀或者响应延迟T₀加以保存。可以将所述太阳能设备的运行持续时间延长所求取的无效时间T₀，以便还能够更为精确地达到预先给定的角距。所述脉宽调制的控制信号700也可以具有一定数目的彼此先后相随的脉冲，这些脉冲则具有相同的脉冲持续时间。由此可以紧接在多个相同的脉冲之后来测量所述角度变化x。所述关于单个的脉冲的角度变化可以通过除以脉冲的数目这种方式来求得。由此可以更为精确地确定所述无效时间T₀并且防止太长的用于对所述活动的部件进行调节的运行持续时间。所述响应延迟（无效时间）T₀可以在所述活动的部件的不同的角位置中来检测。所述太阳能设备可以具有非对称的轴承负荷，所述非对称的轴承负荷则会使对于运动来说必要的力变化。同样分配阀或者旁通阀可以在不同的触发中具有不同的响应延迟。这样的不等地在所述角度工作范围内分布的因数可以影响着所述响应延迟T₀。通过在多个点上测量所述无效时间T₀这种方式可以检测这样的因数的影响并且在求取所述角度调节单元的运行持续时间方面对所述因数进行补偿。

换句话说，图7示出了在测量反应时间方面的过程。通过自动的校准过程，来反复地测量整个系统的有效的反应时间。为此用较小的脉冲持续时间t_d和脉冲间隔t₀来n次触发所述分配阀并且随后测量经过的角度。而后将所述脉冲持续时间提高了t_d并且再一次地x次触发所述分配阀（触发持续时间t_p+n*t_d）。一旦经过的角度大于等于预先给定的最小角度，那就将这个时间值理解为用于整个系统的无效时间T₀。

图8示出了用于对按本发明的一种实施例的太阳能设备的角度调节单元进行触发的方法800的流程图。该方法800比如可以在所述在图2a中所描绘的控制仪中执行。为了用所述角度调节单元在所述太阳能设备的角度工作范围之内以预先给定的角距为幅度来调节所述太阳能设备的活动的部件，所述方法800具有接收的步骤802、确定的步骤804、求取的步骤806以及提供的步骤808。在所述接收的步骤802中，从所述太阳能设备的活动的部件与固定的部件之间的角度传感器处接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。在所述确定的步骤804中，借助于所述角位置与所述角度工作范围内的角速度之间的保存在能够读出的存储器中的以前求得的关联来求取速度因数。在所述求取的步骤806中求取用于所述角度调节单元的运行持续时间，用于使所述活动的部件以所述角距为幅度进行运动。在使用所述速度因数和预先给定的角距的情况下来求取所述运行持续时间。在所述提供的步骤中，提供用于运行所述角度调节单元的控制信号。在使用所求取的运行持续时间的情况下来提供所述控制信号。为了还能够更为精确地求取所述运行持续时间，可以在所述求取的步骤中考虑到所述太阳能设备的响应延迟。由此用放弃借助于阳光传感器来实现的闭合环路的可选方案来获得跟踪精度的提高。具体来讲，仅仅用天文学上的计算和所测量的数据来精确地调节朝向太阳的焦点。

图9示出了按本发明的一种实施例的用于求取速度因数的方法900的流程图。所述方法900比如可以在像在图2b中示出一样的控制仪中来执行。所述速度因数适合于影响太阳能设备的活动的部件的角度调节单元的运行持续时间。所述方法900具有提供的步骤808、接收的步骤802、确定的步骤902、求取的步骤904以及保存的步骤906。在所述提供的步骤808中提供用于在所述太阳能设备的角度工作范围内来运行所述角度调节单元的控制信号。在此所述太阳能设备可以以最大的角速度充分利用完整的白天时间（Tagesdurchlauf）。在所述接收的步骤802中，接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。所述接收过程可以在整个角度工作范围内进行。在所述确定的步骤902中确定所述角位置与所述活动的部件的在角度工作范围内的角速度之间的关联。在所述求取的步骤904中，在使用所述关联的情况下来求取所述角度调节单元的速度因数。在所述保存的步骤906中将所述速度因数保存在能够读出的存储器中，用于比如用在接下来的如在图8中所描述一样的用于触发的方法中。

图10示出了按本发明的一种实施例的用于求取响应延迟或者无效时间的方法1000的流程图。该方法1000比如可以在所述在图2c中示出的控制仪中执行。所述响应延迟在操纵角度调节单元时延缓了太阳能设备的活动的部件的运动。所述方法1000具有提供的步骤808、接收的步骤802、求取的步骤1002以及保存的步骤906。在所述提供的步骤808中，提供用于在所述太阳能设备的角度工作范围之内运行所述角度调节单元的脉宽调制的控制信号。在所述接收的步骤802中接收所述太阳能设备的活动的部件的当前的角位置。在所述求取的步骤1002中求取所述脉宽调制的控制信号的脉冲持续时间，对于所述脉冲持续时间来说角位置的变化大于最小值。在所述保存的步骤906中将所述脉冲持续时间保存在能够读出的存储器中，其中所述脉冲持续时间代表着所述响应延迟。

图11示出了按本发明的一种实施例的用于进行校准的方法1100的流程图。在所述方法1100中对太阳能设备的活动的部件的角度调节单元进行校准。该方法将用于求取速度因数的方法900和用于求取响应延迟的方法1000组合起来。此外，所述用于进行校准的方法可以将用于对太阳能设备的角度调节单元进行触发的方法800集成在试运行中。关于用于太阳能导槽的用于改进定位精度的自动化的校准功能，在用于求取速度因数的方法900中按照这里所介绍的方案求取用于对所述角度调节单元的运行持续时间产生影响的速度因数。在所述用于求取响应延迟的方法1000中，按照这里所介绍的方案来求取所述角度调节单元的响应延迟。在所述用于触发角度调节单元的方法800中，按照这里所介绍的方案可以用所述角度调节单元在所述太阳能设备的角度工作范围之内以至少一个预先给定的角距为幅度来调节所述太阳能设备的活动的部件，用于对所述太阳能设备的校准进行测试。在此为求取运行时间而使用所述速度因数及响应延迟。通过纯粹地使用数字技术及可能的软件技术上的实施方案的自动化的校准过程1100，来实现高精确的跟踪，从而能够放弃额外的太阳能传感装置。每条单个的槽通过自动化的算法来测量。（液压缸上面的液压阀的）整个系统的惰性的测量就属于此。此外，将所述槽划分为扇区段，为所述扇区段个别地测量并且保存角速度。在后来的定位中计算所述角速度。这里所介绍的方案使得太阳能传感装置的易受干扰的使用成为多余。由此可以在安装、保养、开始运转、故障查找以及尤其成本方面节省开销。

所示出的实施例仅仅示范性地选出并且可以彼此相组合。

附图标记列表

100 太阳能设备

102 控制仪

104 角度调节单元

106 活动的部件

108 焦点

110 执行器

112 角度传感器

200 用于接收的装置

202 用于确定的装置

204 用于求取的装置

206 用于提供的装置

208 存储器

210 用于确定的装置

212 用于求取的装置

214 用于保存的装置

216 用于求取的装置

300 V形元件

400 供给装置

402 压力保持阀

500 控制信号

502 控制信号

TP 死点

600 角速度曲线

602 经过平滑处理的曲线

700 脉宽调制的控制信号

702 角度变化

T₀ 延迟时间

x_min 最小角

800 用于触发角度调节单元的方法

802 接收

804 确定

806 求取

808 提供

900 用于求取响应延迟的方法

902 确定

904 求取

906 保存

1000 用于求取响应延迟的方法

1002 求取

1100 用于校准角度调节单元的方法

Claims (14)

1.用于触发太阳能设备（100）的角度调节单元（104）的方法（800），用于用所述角度调节单元（104）在所述太阳能设备（100）的角度工作范围之内以预先给定的角距为幅度来调节所述太阳能设备（100）的活动的部件（106）；其中所述方法（800）包括以下步骤：

接收（802）所述太阳能设备（100）的活动的部件（106）的当前的角位置；

根据所述角位置与所述角度工作范围内的角速度之间的保存在存储器（208）中的以前求取的关联（600）来确定（804）速度因数；

在使用所述速度因数与所述预先给定的角距的情况下求取（806）用于所述角度调节单元（104）的运行持续时间，用于使所述活动的部件（106）以所述角距为幅度来运动；并且

在使用所求取的运行持续时间的情况下提供（808）用于运行所述角度调节单元（104）的控制信号。

2.按权利要求1所述的方法（800），其中在所述求取（806）的步骤中此外在使用所述角度调节单元（104）的保存在能够读出的存储器（208）中的响应延迟（T₀）的情况下求取所述运行持续时间。

3.按权利要求2所述的方法（800），其中在所述存储器（208）中为所述角度工作范围的扇区保存了响应延迟（T₀），并且在所述求取（806）的步骤中在使用所述响应延迟（T₀）的情况下求取所述扇区中的运行持续时间。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法（800），其中在所述确定（804）的步骤中在所述存储器（208）中保存了表格，该表格代表着所述关联（600），其中在所述表格中相应地为所述角度工作范围的扇区保存了速度因数，其中所述速度因数代表着所述扇区中的角速度曲线（600）的平均值。

5.按前述权利要求中任一项所述的方法（800），具有在预先给定的时间间隔里将所述角度调节单元（104）锁止的步骤，其中在所述提供（808）的步骤中在对所述预先给定的时间间隔的到期进行响应的情况下提供所述控制信号。

6.用于求取用于对太阳能设备（100）的活动的部件（106）的角度调节单元（104）的运行持续时间产生影响的速度因数的方法（900），该方法具有以下步骤：

提供（808）用于在所述太阳能设备（100）的角度工作范围内运行所述角度调节单元（104）的控制信号（500、502）；

接收（802）所述太阳能设备（100）的活动的部件（106）的当前的角位置；

确定（902）所述当前的角位置与所述活动的部件（106）的在角度工作范围内的角速度之间的关联（600）；

在使用所述关联（600）的情况下求取（904）所述角度调节单元（104）的速度因数；并且

将所述速度因数保存（906）在存储器（208）中。

7.按权利要求6所述的方法（900），其中将所述角度工作范围划分为至少两个扇区，在所述求取（904）的步骤中为所述角位置的扇区之一各求取一个速度因数，并且在所述保存（906）的步骤中将至少两个速度因数保存在存储器中的表格中。

8.按权利要求7所述的方法（900），其中所述扇区的大小取决于角速度曲线（600）的陡度。

9.用于求取太阳能设备（100）的活动的部件（106）的角度调节单元（104）的响应延迟（T₀）的方法（1000），其中该方法（1000）具有以下步骤：

提供（808）用于在所述太阳能设备（100）的角度工作范围之内运行所述角度调节单元（104）的脉宽调制的控制信号（700）；

接收（802）所述太阳能设备（100）的活动的部件（106）的当前的角位置（702）；

求取（1002）所述脉宽调制的控制信号（700）的脉冲持续时间，对于该脉冲持续时间来说所述角位置（702）的变化（x）大于最小值（x_min）；并且

将所述脉冲持续时间保存（906）在存储器（208）中，其中所述脉冲持续时间代表着所述响应延迟（T₀）。

10.用于对太阳能设备（100）的活动的部件（106）的角度调节单元（104）进行校准的方法（1100），具有以下组成部分：

按权利要求6到8中任一项所述的用于求取用于对所述角度调节单元（104）的运行持续时间产生影响的速度因数的方法（900）；以及

按权利要求9到10中任一项所述的用于求取所述角度调节单元（104）的响应延迟（T₀）的方法（1000）。

11.按权利要求10所述的方法（1100），具有借助于按权利要求1到5中任一项所述的用于触发所述角度调节单元（104）的方法（800）进行的随后的试运行。

12.按前述权利要求中任一项所述的方法（800；900；1000），其中在所述提供（808）的步骤中将所述控制信号设计用于触发第一阀和第二阀，其中如果所述角度调节单元（104）超过第一死点则转换所述第一阀，并且如果所述角度调节单元（104）超过第二死点则转换所述第二阀。

13.具有程序代码的计算机-程序产品，所述程序代码用于在所述程序在装置上执行时来实施按权利要求1到12中任一项所述的方法。

14.用于太阳能设备（100）的控制仪（102），该控制仪构造用于实施至少一种按权利要求1到12中任一项所述的方法（800；900；1000；1100）的步骤。

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