CN103968576A - 一种槽式太阳能集热器的逐日系统 - Google Patents

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刘俊
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Abstract

本发明公开了一种槽式太阳能集热器的逐日系统，单轴跟踪，可用于槽式太阳能集热器旋转轴任意方向摆放的跟踪逐日，由电源、控制器、直流电机、减速机以及角度编码器组成。相对伺服、步进电机系统，大大节约了成本；同时系统稳定，跟踪精度高，系统逐日精度小于2mrad。

Description

一种槽式太阳能集热器的逐日系统
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域，具体地说，是一种槽式太阳能集热器的逐日系统。
背景技术
有效利用太阳能，不仅能够缓解我国的能源问题、减少的二氧化碳等有害气体的排放量，而且对于保护生态环境、确保经济发展过程中的能源持续稳定供应等都将具有重大而深远的意义。
太阳能光热应用历史已久，但是太阳光线能流密度低、辐射具有间歇性，使太阳能热应用受到局限，槽式太阳能集热器以其集热温度高、太阳能利用时间长而被广泛关注，槽式太阳能集热器的应用需要准确、可靠的逐日系统，逐日系统作用是将槽式太阳能集热器的反射光线实时的聚集在吸热器上，相对于现有光伏系统的逐日系统， 槽式太阳能集热器的逐日系统所需要的逐日精度要求更高，本发明的逐日精度可做到小于2 mrad。
发明内容
本发明提出基于太阳视位置计算的时控逐日算法的一种槽式太阳能集热器逐日系统，解决了现有逐日系统精度不高的问题。同时采用普通直流电机（3）和角度编码器（5），相对于采用伺服电机和步进电机的方案，大大节省了成本。
本发明的采用的实施方案为：
本发明系统由电源（1）、控制器（2）、直流电机（3）、减速机（4）以及角度编码器（5）组成。
首先控制器（2）由槽式太阳能集热器安装当地的经纬度和时间，根据天文学算法计算出太阳的视位置高度角（6）以及方位角（7）。
其次，控制器根据槽式太阳能集热器的旋转轴的安装方向角（8），计算出槽式太阳能集热器开口的法线与水平面的夹角，即跟踪角（9）。
最后，控制器根据跟踪角（9），控制直流电机（3）转动，直至角度编码器（5）转到所要求的跟踪角（9）停止。
附图说明
图1 槽式太阳能集热器逐日系统组成示意图
其中，1、电源；2、控制器；3、直流电机；4、减速机；5、角度编码器。
图2 槽式太阳能集热器跟踪角示意图
其中，6、太阳高度角H；7、太阳方位角A；8、旋转轴的安装方向角；9、跟踪角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1，控制器（2）与直流电机（3）、角度编码器（5）组成算法控制、执行和反馈闭环系统。
槽式太阳能集热器安装当地的纬度和旋转轴安装的方向角（8）需要预先测定。
控制器（2）由槽式太阳能集热器安装当地的纬度和时间，根据天文学算法计算出太阳的视位置高度角（6）以及方位角（7），具体计算公式为：
太阳高度角（6）H：
sinH=sinδsinφ＋cosδcosφcosτ
太阳方位角（7）A：
cosA=（sinHsinφ－sinδ）／cosHcosφ　
其中，δ就是太阳赤纬角，φ为当地的地理纬度，τ为当时的太阳时角。
此算法的太阳位置计算精度已被证实可小于0.003°，适用年限为1950-2050年。
其次，控制器（2）根据槽式太阳能集热器的旋转轴的安装方向角（8），槽式太阳能集热器的旋转轴的安装方向角可以是任意的方向，以正南为参考0°，南偏东为负，南偏西为正，计算出槽式太阳能集热器开口的法线与水平面的夹角，即跟踪角（9），如图2，具体计算公式为：
跟踪角（9）以槽式太阳能集热器开口垂直朝上为初始0°，偏左为负，偏右为正。
最后，控制器每隔一定时间计算出实时的跟踪角，控制器发送指令使直流电机（3）通电，执行让角度编码器（5）转到跟踪角的动作，实时跟踪角与上一时刻跟踪角的差值， 决定直流电机（3）转动的方向。
逐日误差由三部分组成，分别是太阳位置误差、减速机（4）误差以及角度编码器（5）分辨率。减速机（4）的选取执行机构精度小于0.1°，角度编码器（5）分辨率由于减速机（4）大减速比的存在，可小于0.01°，按照误差线性叠加原则，跟踪逐日精度最大误差为0.1°+0.01°+0.003°=0.113°，小于0.114°，即2 mrad。

Claims (3)

1.一种槽式太阳能集热器的逐日系统，其特征在于：由电源（1）、控制器（2）、直流电机（3）、减速机（4）以及角度编码器（5）组成，由控制器（2）与直流电机（3）、角度编码器（5）组成算法控制、执行和反馈闭环系统。
2.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能集热器的逐日系统，其特征在于：系统逐日精度小于2 mrad。
3.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能集热器的逐日系统，其特征在于：跟踪角（9）的计算公式为：，其中，H为太阳高度角，A为太阳方位角，为旋转轴的安装方向角。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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