一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，包括聚光系統、方位測量系統、伺服傳動系統及測控系統，其中聚光系統采用呈拋物線分布的多鏡面陣，方位測量系統包括通過圖像采集卡進行全景采集的魚眼鏡頭，伺服傳動系統包括與所述多平面鏡配套設置的驅動電路，每一所述驅動電路均采用雙軸驅動，且每一所述驅動電路包括連接于所述平面鏡的傳動機構、所述傳動機構通過驅動步進電機組與伺服控制器連接。所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統其通過控制平面鏡的數量及將多個平面鏡呈拋物線設置來控制太陽能電池表面獲得的光強，使太陽能電池表面的光強達到既定條件下所承受的最佳光強，不僅結構簡單、成本低廉，且聚光性好。
【專利說明】
一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統
技術領域
[0001]本發明具體涉及檢測技術與自動化裝置領域，具體涉及一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統。
【背景技術】
[0002]開發新能源和可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。在新能源中，太陽能發電備受矚目，但目前由于過高的成本，還未能充分進入市場。降低太陽能發電成本的有效途徑之一是采用聚光型光伏系統，以減少給定功率所需的太陽能電池面積，用比較便宜的聚光器來部分替代昂貴的太陽電池。
[0003]—般的聚光系統包括聚光器、二次聚光器、分色鏡、棱形蓋板等。聚光器是聚光系統的主要組成部分。
[0004]目前聚光器一般采用光漏斗、拋物面、菲涅爾透鏡三種模式。光漏斗聚光是由一個普通的單晶硅光伏電池和一個八面體反射鏡圍成的光漏斗組成。該裝置的應用推廣難點在于八面體的光漏斗加工難度較大，且不易大面積聚光。
[0005]拋物面聚光是利用拋物柱面反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內傳熱工質加熱產生蒸汽，推動常規汽輪機發電。改裝置的應用推廣難點在于常出現太陽能轉換效率不高、輻射熱流分布不均勻、聚焦光斑大、局部溫度過高等問題。
[0006]菲涅爾透鏡聚光是由一系列同心棱形槽構成，由于它是一種同心階梯細園槽透鏡，充分運用了光學的衍射原理，消除了普通光頭透鏡的球差，提高了成像及光線的質量，但其制作工藝難度大費用高，難以規模化應用。

【發明內容】

[0007]為了解決現有技術中存在的問題，本發明旨在提供了一種結構簡單、聚光性好、成本低廉、能實現對太陽位置實時準備定位跟蹤的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統。
[0008]本發明提供了一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，包括聚光系統、方位測量系統、伺服傳動系統及測控系統，其中:所述聚光系統采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡和伺服驅動支架組成，且所述多平面鏡呈拋物線分布；所述方位測量系統包括魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭通過圖像采集卡進行全景采集；所述伺服傳動系統包括與所述多平面鏡配套設置的驅動電路，每一所述驅動電路均采用雙軸驅動，且每一所述驅動電路包括連接于所述平面鏡的傳動機構、所述傳動機構通過驅動步進電機組與伺服控制器連接；所述測控系統包括連接于電池板的具有多通道信號采集卡及連接于所述采集卡并用于對采集信號進行濾波和放大的濾波整形放大電路及工控機。
[0009]進一步地，所述驅動步進電機組包括方位驅動步進電機及仰角驅動步進電機。
[0010]進一步地，所述傳動機構包括位于所述平面鏡與所述驅動步進電機之間的減速器，且所述減速器為1:32的渦輪蝸桿機構。
[0011]進一步地，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器。
[0012]本發明提供的所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統其通過控制平面鏡的數量及將多個平面鏡呈拋物線設置來控制太陽能電池表面獲得的光強，使太陽能電池表面的光強達到既定條件下所承受的最佳光強，不僅結構簡單、成本低廉，且聚光性好;采用魚眼鏡頭進行全景采集無須考慮經瑋度、海拔、季節等外圍因素，適用范圍大、配套算法設計難度低;每一平面鏡均配設有相應的驅動電路，使得誤差小、控制快。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明提供的一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統的結構示意圖。
[0014]圖2為圖1中傳動機構的結構示意圖。
[0015]附圖標號說明:1-平面鏡，2-傳動機構，3-方位驅動步進電機，4-仰角驅動步進電機，5-伺服控制器，6-魚眼鏡頭，7-圖像采集卡，8-電池板，9-信號采集卡，10-濾波整形放大電路，11 -工控機，12-減速器，13-驅動器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案:請參照圖1及圖2，本發明提供一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，包括聚光系統、方位測量系統、伺服傳動系統及測控系統。
[0017]所述聚光系統采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡I和伺服驅動支架組成，多平面鏡I構成拋物面聚光器，每個鏡面將接收的太陽光反射聚焦到太陽能電池陣列表面。通過控制鏡面的數量和位置來控制太陽能電池表面獲得的光強，使太陽能表面的光強達到在一定條件下所承受的最佳光強。本實施例中，優選為5個平面鏡，且所述5個平面鏡I呈拋物線分布。
[0018]請參照圖1，所述方位測量系統包括魚眼鏡頭6，所述魚眼鏡頭6通過圖像采集卡7進行全景米集。
[0019]請參照圖1及圖2，所述伺服傳動系統包括與所述多平面鏡I配套設置的驅動電路，每一所述驅動電路均采用雙軸驅動，且每一所述驅動電路包括連接于所述平面鏡I的傳動機構2、所述傳動機構2通過驅動步進電機組與伺服控制器5連接。每一所述平面鏡都裝有方位驅動步進電機3及仰角驅動步進電機4各一臺。由于平面鏡I共5個，則共計10個驅動電機需要控制，因此采用多串口卡對各個電機進行控制，該多串口卡采用RS232通訊接口，支持多信號傳輸。
[0020]方位驅動步進電機3及仰角驅動步進電機4分別是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件，在非超載的情況下，步進電機的轉速、停止的位置值取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，不收負載變化的影響。本實施例中，所述方位驅動步進電機3及仰角驅動步進電機4采用半步恒壓方式驅動。驅動信號由伺服控制器5連接的驅動器13發出。
[0021]請參照圖2，所述平面鏡I與所述驅動步進電機之間設于減速器12，所述減速器12為I: 32的渦輪蝸桿機構，用于實現對聚光板的定位驅動，并可防止聚光板的滑動。
[0022]請參照圖1及圖2，所述測控系統包括連接于電池板8的具有多通道信號采集卡9及連接于所述信號采集卡9并用于對采集信號進行濾波和放大的濾波整形放大電路10及工控機11。
[0023]所述信號采集卡9具有16個通道，可單獨采集指定通道信號，亦可同時采集所有通道信號。但由于接收的信號為0-5V的電壓信號，因此在所述信號采集卡采集后需用濾波整形放大電路1對采集信號進行濾波和放大。
[0024]本實施例中，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器(未圖示)。
[0025]本發明提供的所述多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統其通過控制平面鏡的數量及將多個平面鏡呈拋物線設置來控制太陽能電池表面獲得的光強，使太陽能電池表面的光強達到既定條件下所承受的最佳光強，不僅結構簡單、成本低廉，且聚光性好;采用魚眼鏡頭進行全景采集無須考慮經瑋度、海拔、季節等外圍因素，適用范圍大、配套算法設計難度低;每一平面鏡均配設有相應的驅動電路，使得誤差小、控制快。
[0026]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，其特征在于，包括聚光系統、方位測量系統、伺服傳動系統及測控系統，其中:所述聚光系統采用多鏡面陣，所述多鏡面陣由多平面鏡和伺服驅動支架組成，且所述多平面鏡呈拋物線分布;所述方位測量系統包括魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭通過圖像采集卡進行全景采集;所述伺服傳動系統包括與所述多平面鏡配套設置的驅動電路，每一所述驅動電路均采用雙軸驅動，且每一所述驅動電路包括連接于所述平面鏡的傳動機構、所述傳動機構通過驅動步進電機組與伺服控制器連接;所述測控系統包括連接于電池板的具有多通道信號采集卡及連接于所述采集卡并用于對采集信號進行濾波和放大的濾波整形放大電路及工控機。2.根據權利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，其特征在于，所述驅動步進電機組包括方位驅動步進電機及仰角驅動步進電機。3.根據權利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，其特征在于，所述傳動機構包括位于所述平面鏡與所述驅動步進電機之間的減速器，且所述減速器為1:32的渦輪蝸桿機構。4.根據權利要求1所述的多平面鏡聚光太陽能跟蹤系統，其特征在于，所述濾波整形放大電路連接有用于檢測電池板溫度的變送器。
【文檔編號】G05D3/12GK106054935SQ201610425531
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】熊勇軍
【申請人】昆山訶德新能源科技有限公司