CN203595495U - 一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，包括筒状的壳体，壳体上端设有凸透镜、中部设有分光镜、下端设有底座；所述底座上安装有四象限传感器，底座的底面上设有安装孔，用于将检测装置安装于太阳能跟踪机构上并使壳体上端朝向太阳能跟踪机构的受光面；所述壳体的侧壁上在分光镜对应位置处设有目测光筒，目测光筒外端的窥视孔内侧设有半透明坐标纸；所述凸透镜、分光镜、四象限传感器均沿壳体的轴线共轴设置，所述目测光筒的轴线与壳体的轴线垂直。与现有技术相比，本实用新型能够有效解决太阳能跟踪机构在安装调试阶段需要简单快速判断跟踪精度和在发电运行阶段需要实时定量监测跟踪精度的问题。

Description

一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置

技术领域

本实用新型涉及聚光光伏系统中的太阳能跟踪机构，具体地指一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置。

背景技术

聚光光伏（CPV）系统包括太阳能跟踪机构、聚光光学系统、三五族聚光太阳能电池、散热器等。CPV系统是把太阳直射光通过聚光比10倍以上的聚光透镜集中在面积很小的聚光太阳能电池上，聚光比即光接收面积与聚光太阳能电池面积之间的比值。实际应用中，大部分CPV系统采用聚光比在500倍以上的聚光透镜，这对太阳能跟踪机构的跟踪精度提出了更高的要求，由于聚光光斑一旦发生偏移就会引起发电系统效率的急剧下降。由于太阳位置的不断变化和外部环境（例如风载等）对太阳能跟踪机构的影响，以及跟踪机构本身时钟误差、南北线定位误差、水平安装误差等，使得人们很难知道太阳能跟踪机构的实时跟踪情况。因此，检测其实际跟踪精度成为聚光光伏发电领域的核心问题之一。

目前，大部分太阳能跟踪机构实际跟踪精度的检测方法（如阴影检测法等）只能定性判断当前太阳能跟踪机构的偏差，而难以定量检测偏差；还有就是基于电荷耦合元件（CCD）来反应入射光斑位置或基于位置敏感器件（PSD）来采集入射光斑位置，再经过数学计算得到偏差。这些方法往往检测手段单一，无法同时满足太阳能跟踪机构在安装调试阶段简单快速判断跟踪精度，以及在发电运行阶段实时定量监测跟踪精度的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，能够同时满足太阳能跟踪机构在安装调试阶段简单快速判断跟踪精度、在发电运行阶段实时定量监测跟踪精度的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，包括筒状的壳体，壳体上端设有凸透镜、中部设有分光镜、下端设有底座；所述底座上安装有四象限传感器，底座的底面上设有安装孔，用于将检测装置安装于太阳能跟踪机构上并使壳体上端朝向太阳能跟踪机构的受光面；所述壳体的侧壁上在分光镜对应位置处设有目测光筒，目测光筒外端的窥视孔内侧设有半透明坐标纸；所述凸透镜、分光镜、四象限传感器均与壳体的轴线共轴，所述目测光筒的轴线与壳体的轴线垂直。

上述技术方案中，所述壳体上端通过凸透镜座设有凸透镜；所述凸透镜座通过调节螺母与壳体活动连接，用于调整凸透镜的轴向位置。

上述技术方案中，所述底座呈阶梯状，所述四象限传感器设置于底座的凸台中心处，所述分光镜通过支设于底座凸台上的分光镜座设置于壳体中部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：将本检测装置安装在太阳能跟踪机构上并保证太阳光垂直入射的情况下，其目测部分能够通过聚光后的光斑投射在半透明坐标纸上的位置粗略判断出太阳能跟踪机构的跟踪精度；四象限传感器部分则能够将聚光后光线的偏差信号转换成相应的电压偏差信号进行处理，并直接以数字形式显示出误差值，从而有效解决了太阳能跟踪机构在安装调试阶段需要简单快速判断跟踪精度和在发电运行阶段需要实时定量监测跟踪精度的问题。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的机构示意图；

图2为太阳光斑投射到半透明坐标纸上的效果示意图；

图3为太阳光斑投射到四象限传感器上的效果示意图；

图4为本实用新型的光路图；

图中：1—凸透镜，2—凸透镜座，3—调节螺母，4—壳体，5—分光镜，6—分光镜座，7—压环，8—底座，9—四象限传感器，10—目测光筒，11—半透明坐标纸。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

如图1所示，本实用新型的一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，包括一个筒状的壳体4，其内设有凸透镜1、分光镜5和四象限传感器9。壳体4上端通过凸透镜座2设有凸透镜1，凸透镜座2通过调节螺母3与壳体4活动连接，用于调整凸透镜1的轴向位置，使目测光筒10中的太阳光斑清晰。壳体4下端设有底座8，本实施例的底座8呈阶梯状、通过压环7及螺钉与壳体4固定。四象限传感器9设置于底座8的凸台中心处，分光镜5通过支设于底座8凸台上的分光镜座6设置于壳体4中部。底座8的底面上设有安装孔，用于将检测装置安装于太阳能跟踪机构上并使壳体4上端朝向太阳能跟踪机构的受光面。壳体4的侧壁上在分光镜5对应位置处设有目测光筒10，目测光筒10外端的窥视孔内侧设有半透明坐标纸11。上述凸透镜1、分光镜5、四象限传感器9均与壳体4的轴线共轴，目测光筒10的轴线与壳体4的轴线垂直，太阳的入射光被凸透镜1聚焦后，在分光镜5处被分为两束，一束投射到目测光筒10的半透明坐标纸11上，另一束投射到四象限传感器9上。

本实用新型在使用时安装于太阳能跟踪机构上，当太阳能跟踪机构存在跟踪偏差时，太阳的入射光线与壳体4的轴线之间会存在夹角α，如图4所示。由几何知识可知在高度角方向上，太阳光斑在半透明坐标纸11上的偏移量Ap=AB·tanα，方位角方向的太阳光斑中心在半透明坐标纸11上的偏移量计算方法与高度角方向相同。

如图2所示，当设置检测装置中凸透镜1到半透明坐标纸11的光程AB=573mm、半透明坐标纸11上每一小方格的尺寸为1mm×1mm时，太阳光斑在某方向每偏移一小格，则可判断太阳能跟踪机构在该方向上存在0.1°的偏差。

如图3所示，当太阳能跟踪机构的跟踪存在偏差时，太阳的入射光线与壳体4轴线会存在偏角，太阳光斑中心将偏离四象限传感器9中心，光斑在四个象限的面积发生变化，四个象限输出的短路电流也随之发生变化。四象限传感器9的检测方法是首先检测出四个象限的短路电流，然后根据四象限传感器9的原理对四个短路电流进行模拟信号处理，经过A/D转换，把信号处理结果传输到上位机，上位机进一步对信号分析处理，最终在人机界面上显示出太阳跟踪偏差角度，并能实时记录跟踪偏差。

由于目测和四象限传感器9检测是相互独立的检测方式，在太阳能跟踪机构工作现场实际检测其跟踪偏差时，可根据现场条件仅使用其中一种或者两种检测方式相结合的方式检测太阳能跟踪机构的实际跟踪精度。

Claims (3)

1.一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，其特征在于：包括筒状的壳体（4），壳体（4）上端设有凸透镜（1）、中部设有分光镜（5）、下端设有底座（8）；所述底座（8）上安装有四象限传感器（9），底座（8）的底面上设有安装孔，用于将检测装置安装于太阳能跟踪机构上并使壳体（4）上端朝向太阳能跟踪机构的受光面；所述壳体（4）的侧壁上在分光镜（5）对应位置处设有目测光筒（10），目测光筒（10）外端的窥视孔内侧设有半透明坐标纸（11）；所述凸透镜（1）、分光镜（5）、四象限传感器（9）均与壳体（4）的轴线共轴，所述目测光筒（10）的轴线与壳体（4）的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，其特征在于：所述壳体（4）上端通过凸透镜座（2）设有凸透镜（1）；所述凸透镜座（2）通过调节螺母（3）与壳体（4）活动连接，用于调整凸透镜（1）的轴向位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置，其特征在于：所述底座（8）呈阶梯状，所述四象限传感器（9）设置于底座（8）的凸台中心处，所述分光镜（5）通过支设于底座（8）凸台上的分光镜座（6）设置于壳体（4）中部。

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