CN110456828A - 小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，包括高精度两轴转台、聚光器、吸热腔平板和控制系统，高精度两轴转台与聚光器连接，在聚光器中央设置聚光器固定杆，聚光器固定杆的端头通过聚光器伸缩杆连接所述吸热腔平板，在吸热腔平板内布置温度跟踪传感器阵列，温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器或者立体布置的三层温度跟踪传感器；控制系统包括通讯模块、驱动模块和温度场分析模块，驱动模块与高精度两轴转台连接，温度场分析模块与温度跟踪传感器阵列连接。本发明采用的温度场闭环跟踪控制系统，能解决强弱光、云遮、光照部分缺失和正常聚光条件下的视日跟踪问题。

Description

小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统

技术领域

本发明涉及太阳能装置技术领域，具体讲是一种小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统。

背景技术

太阳能作为一种安全、可靠和高效的清洁能源，具有储量大，分布广，获取方式简单等优点，受到了世界各国的关注。太阳能直接热能利用包括太阳集热器、太阳热水器、太阳灶、太阳房，应用在温室、干燥、制冷和空调的多个领域。

太阳能发电方式有光伏发电和光热发电两种形式。光热发电系统通常是单机运行，布置灵活，发电效率较高，尤其采用聚光方式时，光热转化效率高。

碟式太阳能热发电系统中，首要任务是碟架始终对准太阳，反射阳光均匀照射吸热腔，实现热能聚集的目的。其中对准技术包括日历跟踪、传感器跟踪等，目前跟踪技术还存在价格高、跟踪不闭环、跟踪精度差等不同的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，以克服现有技术中太阳能跟踪系统价格高、跟踪不闭环、跟踪精度差等不同的问题。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统， 包括高精度两轴转台、聚光器、吸热腔平板和控制系统，所述高精度两轴转台与聚光器连接，在聚光器中央设置聚光器固定杆，聚光器固定杆的端头通过聚光器伸缩杆连接所述吸热腔平板，在所述吸热腔平板内布置温度跟踪传感器阵列，温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器或者立体布置的三层温度跟踪传感器；所述控制系统包括通讯模块、驱动模块和温度场分析模块，驱动模块与高精度两轴转台连接，温度场分析模块与温度跟踪传感器阵列连接。

进一步的，所述温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器，包括内环温度传感器和外环温度传感器；内环温度传感器和外环温度传感器均设置八个。

进一步的，所述温度跟踪传感器阵列包括立体布置的三层温度跟踪传感器，每层均匀设置八个温度传感器。

进一步的，所述高精度两轴转台包括方位和俯仰两个自由度，角度分辨率0.01度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用碟式太阳能吸热腔中已有温度传感器，设计数学模型，分析计算吸热器中的温度场，实现系统对吸热器中反射光斑的追踪，不但降低了设备成本，解决强弱光、云遮、光照部分缺失和正常聚光条件下的视日跟踪问题，还实现了吸热腔全闭环温度场跟踪。

附图说明

图1为本发明整体结构图；

图2为本发明一个实施例中吸热腔平板的温度场闭环跟踪原理图；

图3为本发明控制系统结构图；

图中，1-外环温度传感器；2-居中光斑照射范围；3-内环温度传感器；4-温度场影响范围；5-绝热外边界；6-偏移光斑照射范围；7-吸热腔平板；8-温度传感器；9-聚光器；10-聚光器伸缩杆；11-聚光器固定杆；12-聚光器连接架；13-高精度两轴转台。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。

下面通过附图和实施例对本发明进行进一步的说明：

参见图1，一种小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，包括高精度两轴转台13、聚光器9、吸热腔平板7和控制系统，高精度两轴转台13与聚光器9连接，在聚光器9中央设置聚光器固定杆11，聚光器固定杆11的端头通过聚光器伸缩杆10连接所述吸热腔平板7，聚光器9采用反光良好的镜面或聚光膜形成抛物面，焦距对准吸热腔平板7；参见图2，在吸热腔平板7的绝热外边界5范围之内布置温度跟踪传感器阵列，温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器，分别称之为内环温度传感器3和外环温度传感器1，内环温度传感器3和外环温度传感器1均设置八个，八个温度传感器覆盖温度场影响范围4；温度传感器采用铠装热电偶，温度上限800度。参见图3，控制系统主要包括通讯模块、驱动模块和温度场分析模块，驱动模块与高精度两轴转台13连接，温度场分析模块与温度跟踪传感器阵列连接。

在另一个实施例中，温度跟踪传感器阵列包括立体布置的三层温度跟踪传感器，每层均匀设置八个温度传感器。

高精度两轴转台13包括方位和俯仰两个自由度，采用UT结构，角度分辨率0.01度，不进行连续回转，负重30Kg，能实现高精度传动。

下面介绍本发明装置的闭环跟踪过程：

初始化：温度场跟踪控制前，系统开机后，首先进行日历跟踪，使系统对准计算太阳位置。反射光斑处于吸热腔平板7中。温度传感器采集反射光斑的温度数据，比较采集点温度数据大于预设跟踪最低温度数据时，系统由日历跟踪转换为传感器跟踪。

温度闭环跟踪：温度传感器通过测量吸热腔平板7中的温度传感器数据，分析吸热腔平板7温度场和温度场中心温度点坐标，计算温度场偏移位置数据，将偏移坐标输出给高精度两轴转台13，控制高精度两轴转台13运动到相应位置，参见图2，实现将偏移光斑照射范围6运动至居中光斑照射范围2。

本发明实现了吸热腔全闭环温度场跟踪。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，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 (4)

1.小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，其特征在于， 包括高精度两轴转台（13）、聚光器（9）、吸热腔平板（7）和控制系统，所述高精度两轴转台（13）与聚光器（9）连接，在聚光器（9）中央设置聚光器固定杆（11），聚光器固定杆（11）的端头通过聚光器伸缩杆（10）连接所述吸热腔平板（7），在所述吸热腔平板（7）内布置温度跟踪传感器阵列，温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器或者立体布置的三层温度跟踪传感器；所述控制系统包括通讯模块、驱动模块和温度场分析模块，驱动模块与高精度两轴转台（13）连接，温度场分析模块与温度跟踪传感器阵列连接。

2.根据权利要求1所述小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，其特征在于，所述温度跟踪传感器阵列包括同心圆布置的两圈温度跟踪传感器，包括内环温度传感器（3）和外环温度传感器（1）；内环温度传感器（3）和外环温度传感器（1）均设置八个。

3.根据权利要求1所述小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，其特征在于，所述温度跟踪传感器阵列包括立体布置的三层温度跟踪传感器，每层均匀设置八个温度传感器。

4.根据权利要求2或3所述小型碟式太阳能温度闭环跟踪系统，其特征在于，所述高精度两轴转台（13）包括方位和俯仰两个自由度，角度分辨率0.01度。