專利名稱：一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種槽式太陽能集熱跟足示驅(qū)動設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是太陽發(fā)出的輻射能量，一般加熱及發(fā)電領(lǐng)域使用，太陽能將所述輻射能量聚合，并配以集熱裝置產(chǎn)生高溫直接加熱，或以熱能轉(zhuǎn)化為機械能的形式帶動汽輪機發(fā)電。為了使集熱效率提高，必須讓集熱裝置始終正對太陽照射方向，槽式太陽能集熱器的反射鏡截面為拋物線形，一般采用液壓傳動方式或機械傳動方式提供反射鏡轉(zhuǎn)動跟蹤動能。然而所述液壓傳動方式多為傳統(tǒng)的閥控液壓缸系統(tǒng)，需要通過調(diào)整溢流閥保證油路壓カ在所需要的數(shù)值，調(diào)整過程中需針對溢流閥耗費大量電能，而上述機械傳動方式則傳動機跟蹤精度不聞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動設(shè)備和系統(tǒng)，以實現(xiàn)在進行槽式太陽能集熱器液壓控制轉(zhuǎn)動時，減少能耗并保證精確度的技術(shù)效果。ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發(fā)出的動作指令吋，驅(qū)動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動角度；所述第一吸油単向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油単向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮；所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。優(yōu)選地所述控制器包括集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動電機。所述控制器固定在所述驅(qū)動設(shè)備的油箱上。所述控制器還包括總線通信模塊。ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，包括上述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備、槽式太陽能集熱器、支架、轉(zhuǎn)臂、光照強度傳感器和角位移傳感器，其中所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設(shè)置配重和轉(zhuǎn)臂；光照強度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)臂上。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動設(shè)備通過控制器根據(jù)動作指令進行電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)角度，所述動作指令可根據(jù)光照強度、根據(jù)當?shù)亟?jīng)緯度和時間等環(huán)境元素結(jié)合計算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎(chǔ)上，采用無閥液壓控制方式實現(xiàn)液壓缸控制轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動所述預(yù)設(shè)角度，不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動角度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明又一實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明又一實施例公開的ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了ー種槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動設(shè)備和系統(tǒng)，以實現(xiàn)在進行槽式太陽能集熱器液壓控制轉(zhuǎn)動時，減少能耗并保證精確度的技術(shù)效果。圖I示出了ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備，包括控制器I、伺服電機2、雙向齒輪泵3、第一吸油單向閥4、第二吸油單向閥5、第一雙向液壓鎖6和第二雙向液壓鎖7，其中所述伺服電機2在接收到控制器I發(fā)出的動作指令吋，驅(qū)動所述雙向齒輪泵3得電吸油，所述動作指令根據(jù)光照強度得出，所述動作指令包含電機轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動角度；所述動作指令根據(jù)光照強度得出，所述光照強度可通過光照強度傳感器實現(xiàn)采集，所述控制器中可設(shè)定光照強度閾值，若當前的光照強度達到該閾值，所述控制器啟動驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動的角度可根據(jù)與當前光照強度的映射關(guān)系，并結(jié)合所述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備所在經(jīng)緯度及動作指令發(fā)出的時間進行匹配及調(diào)節(jié)；以及，根據(jù)液壓缸的伸縮量、雙向液壓鎖的排量和液壓缸的容積計算出伺服電機的轉(zhuǎn)速，且可在角位移傳感器采集到轉(zhuǎn)臂角位移的情況下進行閉環(huán)控制，確保調(diào)節(jié)精確度。所述第一吸油單向閥4打開且所述第一雙向液壓鎖6運行，第一液壓缸8伸出；所述第二吸油單向閥5打開且所述第二雙向液壓鎖7運行，第二液壓缸9回縮；所述第一液壓缸8和第二液壓缸9分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。
上述設(shè)備中未使用溢流閥及閥控設(shè)備而采用控制器的精確控制，實現(xiàn)了槽式太陽能集熱器根據(jù)光照強度進行液壓控制，達到集熱器以較小的能源消耗、較高的跟蹤精度驅(qū)動集熱裝置獲得高的熱轉(zhuǎn)換效率。避免了閥控液壓方式溢流節(jié)流的能量損失，并克服了機械式液壓方式控制精確度低的問題。圖2示出了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備控制器結(jié)構(gòu)，所述控制器可采用集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動電機，圖中示出了可實現(xiàn)的ー種結(jié)構(gòu)，包括交直變換單元10、總線通訊模塊11、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元12、PWM模塊13、驅(qū)動模塊14和主控模塊15，其中交直變換單元10將交流電整形為直流電，一部分通過驅(qū)動模塊14用于電機驅(qū)動， 另一部分用于主控模塊15供電。主控模塊15可以選擇內(nèi)部集成CAN控制器、PWM模塊13、 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元12等功能的專用16位單片機或者DSP芯片，并不局限；其中，所述PWM模塊用于以變頻控制方式驅(qū)動電機，該種驅(qū)動方式可實現(xiàn)低能耗高精確度的技術(shù)效果。所述驅(qū)動模塊14用于驅(qū)動電機動作，所述主控模塊15用于將采集的光照強度數(shù)據(jù)進行計算。所述總線通信模塊11，有利于大規(guī)模太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)的集中控制。圖3示出了ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，包括圖I圖示及其對ー個說明中的槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備16 (該設(shè)備的功能及結(jié)構(gòu)不再贅述)、槽式太陽能集熱器
17、支架18、轉(zhuǎn)臂19、光照強度傳感器20和角位移傳感器21，其中所述槽式太陽能集熱器17的集熱管22與槽式反射鏡23固定在所述支架18上， 所述支架18上設(shè)置配重24和轉(zhuǎn)臂19 ；光照強度傳感器16安裝在所述支架14上，所述角位移傳感器21安裝在所述轉(zhuǎn)臂 15上。需要說明的是角位移傳感器20、光照強度傳感器20和伺服電機2分別與控制器 I之間電氣連接；所述控制器I固定在所述驅(qū)動設(shè)備的油箱25上。所述槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備12驅(qū)動兩個液壓缸交替伸縮，所述兩個液壓缸分別連接在所述轉(zhuǎn)臂15的兩端，所述轉(zhuǎn)臂19通過花鍵與所述槽式太陽能集熱器17連接;轉(zhuǎn)臂19帶動槽式太陽能集熱器17沿東西方向旋轉(zhuǎn)，當控制器I日照強度達到所述驅(qū)動系統(tǒng)的啟動條件時，控制器結(jié)合經(jīng)緯度、光強等環(huán)境因素綜合計算轉(zhuǎn)臂需轉(zhuǎn)過角位移時，伺服電機2工作，帶動所述雙向液壓鎖驅(qū)動液壓缸使轉(zhuǎn)臂15旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度；所述配重19，使跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)的重心集中在轉(zhuǎn)軸上，也降低了系統(tǒng)的能源消耗。光照強度傳感器20按設(shè)定時間間隔采集當前時間的光照強度，如果光照強度小于設(shè)定的閾值，則控制器控制電機停止工作。例如，當夜晚或陰雨天無光照時，所述跟蹤驅(qū)動設(shè)備不進行跟蹤，而需等待第二天某時刻再次進行跟蹤，從而避免消耗能源而不產(chǎn)生集熱效應(yīng)。所述角位移傳感器21采集當前轉(zhuǎn)臂角位置，如果未達到或超出應(yīng)轉(zhuǎn)角度誤差范圍，則控制器I控制所述伺服電機2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直至達到預(yù)設(shè)角度。本系統(tǒng)中采用了直接驅(qū)動無閥液壓的跟蹤驅(qū)動設(shè)備，不但使跟蹤精度大大提高，而且使跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)消耗的能源也大大減少，即能源凈輸出能量得到提高。綜上所述本發(fā)明實施例所述槽式太陽能集熱器跟蹤驅(qū)動設(shè)備通過控制器根據(jù)動作指令進行電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)角度，所述動作指令可根據(jù)光照強度、根據(jù)當?shù)亟?jīng)緯度和時間等環(huán)境元素結(jié)合計算得出，在雙向齒輪泵、吸油單向閥和液壓鎖的配合基礎(chǔ)上，采用無閥液壓控制方式實現(xiàn)液壓缸控制轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動所述預(yù)設(shè)角度，不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量， 從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動角度。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此， 本發(fā)明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備，其特征在于，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發(fā)出的動作指令吋，驅(qū)動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動角度；所述第一吸油単向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油単向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮；所述第一液壓缸和第二液壓缸分別連接槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂的兩端。
2.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動設(shè)備，其特征在于，所述控制器包括集成脈寬調(diào)制PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用于變頻控制方式驅(qū)動電機。
3.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動設(shè)備，其特征在于，所述控制器固定在所述驅(qū)動設(shè)備的油箱上。
4.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動設(shè)備，其特征在于，所述控制器還包括總線通信模塊。
5.ー種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求I中的槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備、槽式太陽能集熱器、支架、轉(zhuǎn)臂、光照強度傳感器和角位移傳感器，其中所述槽式太陽能集熱器的集熱管與槽式反射鏡固定在所述支架上，所述支架上設(shè)置配重和轉(zhuǎn)臂；光照強度傳感器安裝在所述支架上，所述角位移傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)臂上。
6.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，包括所述控制器包括集成脈寬調(diào)制 PWM模塊的單片機，所述PWM模塊用于以變頻控制方式驅(qū)動電機。
7.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，包括所述控制器固定在所述驅(qū)動設(shè)備的油箱上。
8.如權(quán)利要求書5所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括總線通信模塊。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種槽式太陽能集熱跟蹤驅(qū)動設(shè)備，包括控制器、伺服電機、雙向齒輪泵、第一吸油單向閥、第二吸油單向閥、第一雙向液壓鎖和第二雙向液壓鎖，其中所述伺服電機在接收到控制器發(fā)出的動作指令時，驅(qū)動所述雙向齒輪泵得電吸油，所述動作指令包含電機轉(zhuǎn)速信息及槽式太陽能集熱裝置的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動角度；所述第一吸油單向閥打開且所述第一雙向液壓鎖運行，第一液壓缸伸出；所述第二吸油單向閥打開且所述第二雙向液壓鎖運行，第二液壓缸回縮。本發(fā)明實施例不僅節(jié)省了控制閥門所耗能量，從而提高了太陽能集熱系統(tǒng)的凈輸出能量，且可較為精確地控制所述槽式太陽能集熱器轉(zhuǎn)動角度。
文檔編號F24J2/38GK102607202SQ20121010377
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者劉宇輝, 宋景平, 王強, 陸金波 申請人:中國航天科技集團公司烽火機械廠