太阳跟踪器的研究

太阳跟踪器的研

第 7期章编 20 0 5年 7月号

文

机械设计与制造M a hn r De in c ie y sg& M a uact r n f ue——

— l 7一 5

m∞

自动跟踪器的研究孙茵茵鲍剑斌王凡 (中科技大学机械科学与工程学院，华武汉 4 0 7 ) 3 0 4R s r rh o uo t u—r c ig d vc e e a c fa t ma i s n—t kn e i c a eS UN n—yn AO J n—b n-W ANG a Yi i,B a i Fn

卯

∞

" ∞

( ah n nvri f cec n eh o g - h 3 0 4 C ia Huzo gU iest o in eadT cnl y Wu a 4 0 7, hn ) y S o n

I口 .分析了目摘要】前国内太阳跟踪器的研究现状，并对目前跟踪器存在的精度不高、适应性不强等 问题进行了研究。在解决这些问题的基础上，出了一种新型双轴太阳自动跟踪器，提并设计了适合不日

太

同需要的机械实现方案，通过实验对跟踪器的实用性进行了讨论和验证。该跟踪器达到预期的性能指

标，控制精度高，具有广泛的应用潜力。 关键词：太阳跟踪光敏电阻；筒；圆双轴跟踪器【 bta t h aefat t a c u—t ci v e i i a a a z,adte rb m A s c】T e t a o t n r k gd i snc n W S nl e r s t o ro u m i s f a n e c h a y d n ol s hp e f t s dv e w r s de s ha wpe s n a pa it a dS o . c dn I t a s n o e ei s e u i c s o r io,bda atb i n n A cri e n l e a d h e c et d u l ci d l y O o goh a y st esu is a n w w w一似 a tma i s n— ta k n eiei p ee td S v r lme h n msa ed— h t de . e t o t o uo t u c r c ig d vc rsne . eea c a i r e s s

s ndfrh ei fr ie n pi t n.Tee e m n e ar dot n oe fai lyad i e id c o f r t p lai s h p r e tw r cr e u

ad r dt es it n g o ts v e d e a c o x i s e i pv h e biapi bl tidv e h n—t ci e c r c sh pc dtre,w i i lpei n pl a i yo hs ei .T s c if t c e u r k gd i ah e xet gt h hih h r s a a n v ee e t e e a s c s g y ce dh swie s ra p l a in . a d p e d a p i t s c o Ke r s S n—t a k n e ie Li h e it r Ba r l Two—a e e ie y wo d: u r c i g d v c; g tr sse; re; x sd vc

中图分类号： H 6文献标识码： T 1 B目 .我国国内的跟踪器基本有两大类：类是纯机械式动。其特点是电路简单，由于时钟累积误差不断增加，前一但系统的的跟踪器；类是机电一体化的跟踪器。一 跟踪精度很低；同时需外接电源，日夜不停的运转，费能源。浪

1太阳能自动跟踪器的现状1 1压差式太阳能跟踪器 .压力差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏斜时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，压力的作用下，在 使装跟踪器重新对准太阳。根据密闭容器内所装介质的不同， 可分为重力差式，压差式，气和液压式。该机构结构简单，作制

14比较控制式太阳跟踪器 .利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将四个完全

相同的光敏电阻分别放置于太阳光接收器的东南西北方向边沿处。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，东西 (南北 )两个光敏电阻接收到的光照强度相同，所以它们的阻值完全相等， 此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板的法线有夹角时， 接收光强多的光敏电阻阻值减小，信号采集电路可以采集到光敏电阻的信号差值，控制电路将此差值转换成控制信号，驱动电动机转动，至两个光敏电阻上的光照强度相同【直 2。其优点 J在于控制较精确 .电路也比较容易实现。但是这类跟踪器价且格昂贵，不能适应自然界中光线的变化，踪效果下太理想。且跟

费用低 .纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。但是，该机构只能用

于单轴跟踪，精度很低【】 1。

12控放式太阳跟踪器 .控放式太阳能跟踪器在太阳能接收器的西侧放置一偏重， 作为太阳光接收器向西的转动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加以控制，慢慢释放此转动力，太阳光接收使器向西偏转运动。该机构成本低廉，机械控制，需电子控制纯不

2太阳能自动跟踪器存在的问题在众多跟踪器中，机械式的跟踪器和时钟式的机电跟踪纯

如果精度低，跟踪部分及外接电源。但是该机构不能自动复位，不能满足昼夜更器精度偏低。跟踪的目的在于提高能量密度，还额外提高了成本，在设备中添加跟踪器就失去了原来替之后的跟踪需求，除非另外加复位机构；而且该跟踪器只能效率低，用于单轴跟踪，度低。精

的意义。所以，精度相对较高的光敏电阻控制的太阳跟踪器的控制方式比较好，但如上所述还存在很多问题。要开发出真正廉

1 3时钟式跟踪器 .

高精、实用的自动跟踪器，在其基础上还得解决以下的问题： 时钟式跟踪器是一种主动式的跟踪器，有单轴和双轴两种价、这类跟踪器虽然原理简单，但就现存跟踪器来说，它们实 形式。其控制方法是定时法：根据太阳在天空中每分钟的运动角度。计算出太阳光接收器每分钟应转动的角度，从而确定出现该原理的成本还是很高，只适用于一些科研方面的运用和军 电动机的转速。使得太阳光接收器根据太阳的位置而相应变事方面的运用。成本问题是制约太阳能运用发展的一个重要闯★来稿日期：0 5 O一 4 20一 l 0

太阳跟踪器的研

一

18 5一

孙茵茵等：太阳自动跟踪器的研究

第 7期

题，如果想普及太阳能的运用，使之为市场所接受，就必须将其后送人控制单元，控制跟踪器开始工作并快速的跟上太阳。高在此省略。 价格降低到市场可以接收的范围之内。跟踪器不能适应自然界度角的跟踪基本原理及工作方式与之类同，中光线的各种变化。

这样设置传感器相对于传统结构的优点在于：设置了一个

机械执行部分存在一些问题，不能满足要求或者价格过圆筒保护光敏电阻，它对外界环境的散射光及其它干扰光线进高。计机械执行机构应该注意以下事项：、设 a机构运动行程满足行了很大程度的屏蔽，使得外界的干扰光源对跟踪效果的影响

跟踪范围的要求，要避免极限位置锁死；、用合理机构，并 b采减降到较低，提高了跟踪精度。而圆筒外的传感器在太阳光接收小机构工作能耗；、满足以上性能的同时， c在尽量简化结构和加装置的主光轴与太阳光线偏离很远的时候能够发挥功能，解决工工艺，低成本。降 了乌云、阴雨天气、夜交替等对跟踪效果的影响。通过对传感日器的设置结构进行优化配置，保证良好的跟踪效果。就能

3新型自动跟踪器控制部分结构及原理根据以上的分析，本文提出的自动跟踪器的控制部分采取了光敏电阻光强比较的控制方式。在跟踪器的设计过程中，对光敏电阻的结构设置进行改进优化，使得数据采集部分能够及

3 2影响跟踪精度因素的分析 .使传感器产生偏差信号，驱动跟踪器进行跟踪的最小太阳光偏离角度体现了跟踪器的精度，这个角度越小，跟踪精度越高。影响跟踪精度的因素有很多，光敏电阻阻值、圆筒的长度这两个因素对精度的影响在此值得一提，因为它们同时也是进行电路设计的基础。

时反应出太阳光线较小或者较大的变化；完全采用电子电路进行控制，不外加任何机械控制部分，降低了成本。通过这些改进和刨新，解决了传统自动跟踪器中所存在的问题，使得这一技术能够进一步发展，形成实用的、适合市场需要的产品，推进了太阳能的普及利用。

当光敏电阻的阻值较小的时候，电阻在太阳照射下可能光会很快达 …… 此处隐藏：5710字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……