本發明專利技術公開了一種斯特林碟式聚光器角度調整測量機構及其測量方法，包括立柱、鏡面支架（1）和鏡面（2），上立柱（5）通過旋轉法蘭（7）安裝在下立柱（6）上，旋轉法蘭（7）上安裝有伺服電機（8）并通過渦輪機構聯接，鏡面支架（1）鉸裝在上立柱（5）頂部，鏡面支架（1）背面鉸裝直線電機（10），直線電機（10）的推桿前端鉸裝在上立柱（5）上；伺服電機（8）和直線電機（10）上安裝有旋轉計數器，并和角度計算模塊連接。本發明專利技術根據機械結構本身的特點，省掉角度編碼器，同時配合伺服電機上的計數器間接計算出碟面當前的角度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種碟式聚光器的角度調整結構與角度測量裝置，還涉及了一種角度測量方法。
技術介紹
碟式斯特林光熱發電技術是目前利用太陽能發電效率最高的方式，其熱發電的效率最高可以達到25%-34%。目前市場上最成熟的碟式斯特林發電系統為瑞典Cleanergy公司所設計，我國于2012年采用該設計建成中國第一個碟式斯特林光熱示范電站。碟式太陽能跟蹤系統需要水平和垂直兩個方向上機械結構的相互配合，控制碟面運轉到正對太陽的位置。通常需要在機械運轉中心軸上安裝角度編碼器來測量碟面當前的方位角和高度角，角度編碼器成本較高，同時會增加機械設計的復雜度。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題：針對現有碟式聚光器采用角度編碼器測量角度較復雜的問題，提供了一種簡單有效的角度測量機構及方法。本專利技術技術方案：一種斯特林碟式聚光器角度調整及測量機構，包括立柱、鏡面支架和鏡面，立柱由上立柱和下立柱組成，上立柱通過旋轉法蘭安裝在下立柱上，旋轉法蘭上安裝有伺服電機并通過渦輪機構聯接，鏡面支架鉸裝在上立柱頂部，鏡面支架背面鉸裝直線電機，直線電機的推桿前端鉸裝在上立柱上；伺服電機和直線電機上安裝有旋轉計數器，并和角度計算模塊連接。鏡面支架和鏡面呈碟形，并沿徑向開設一道扇形的開口槽。鏡面支架由桁架和連桿組成，桁架沿徑向布置，連桿沿周向分布用于連接相鄰兩個桁架，其中兩個相鄰桁架之間沒有安裝連桿，形成開口槽，開口槽的端部安裝有連接機構。上立柱的橫截面為梯形，上立柱穿過開口槽。上立柱梯形橫截面的上下底為圓弧形。一種斯特林碟式聚光器角度調整及測量機構的角度測量方法，包括方位角和高度角測量，方位角的變化值=伺服電機上計數器的計數值m×比例系數x，x為單位計數值下的旋轉法蘭的動轉角度；高度角的變化根據公式QUOTE計算，設鏡面支架在上立柱上的鉸點為A點，直線電機在鏡面支架背面的鉸點為B點，直線電機推桿在上立柱下部的鉸點為C點，則a為A點到C點的距離，b為A點到B點的距離，c為B點到C點的距離，α為∠BAC。c=c0+n×y，其中c0 為推桿的初始長度，n為直線電機計數器計數，y為單位計數下所對應推桿長度的變化。本專利技術的有益效果：根據機械結構本身的特點，省掉角度編碼器，同時配合伺服電機上的計數器間接計算出碟面當前的角度。水平方向上伺服電機的計數器和方位角成線性關系，比較容易處理。垂直方向上非線性，需要通過一定的技巧來處理。根據機械結構的特點，可以抽象成一個三角形，三條邊a、b、c分別對應碟架上的三條支撐臂。其中a、b邊長度固定，第三邊c對應傳動裝置的絲杠，根據余弦定理： QUOTE ，絲杠長度的變化對應著α角度的變化，再根據垂直伺服電機的當前計數器值，就可以計算出碟面的高度角。上立柱的橫截面改成梯形后，可以有效的減少鏡面上需要開槽的尺寸，同時立柱的質量也大大減少，使運輸和安裝都更加方便。在開槽處增設一個連接結構，可以對碟架的切向強度進行補償，從而提高整個碟架的強度，在同樣的設計強度下可以大大的減少碟架的連接構件和整體質量，同時在簡化的碟架結構也便于制造易于運輸和安裝的構件，減少安裝成本。附圖說明：圖1為本專利技術整體結構示意圖。圖2為圖1中部位VI的局部放大視圖。圖3為上立柱的俯視圖。圖4為碟架的結構示意圖。圖5為高度角計算示意圖。具體實施方式：如圖4，碟架1由桁架11和連桿12組成，桁架11呈傘形骨架式分布，每個桁架11為平面桁架結構，并垂直于碟面。相鄰的兩個桁架11之間用多個沿碟面周向布置的連桿12連接。其中有兩個桁架11之間不設置連桿12，這樣就形成了一個扇形的開口槽3，在開口槽3的最外端設置一個連接結構4，連接結構4是一個框架結構，其左側鉸裝在左側桁架11上，連接結構4右側具有和右側桁架11銜接的結構，本實施例中是采用連接孔和螺栓進行連接。鏡面2是由多塊具有一定曲率的鏡片安裝在碟架1上后拼接而成的拋物面，連接結構4上也安裝一塊鏡片。將整個碟架1安裝到立柱上后，形成如圖1所示的結構，立柱由上立柱5和下立柱6組成，上立柱5通過旋轉法蘭7安裝在下立柱6上，上立柱5的橫截面為梯形，梯形的上下底邊為圓弧形，上立柱5穿過開口槽3，鏡面支架1安裝在上立柱5頂部的轉軸上。旋轉法蘭7上安裝有伺服電機8和傳動機構，本實施例中的傳動機構為蝸桿機構，伺服電機8通過傳動機構將扭矩傳遞給旋轉法蘭7使其轉動。上立柱5底部套在安裝座9中，鏡面支架1背面安裝有直線電機10，直線電機10的推桿前端鉸裝在安裝座9上。直線電機10可以實現整個碟架1的俯仰運動。伺服電機8和直線電機10上安裝的有旋轉計數器，并和角度計算模塊連接，角度計算模塊通過計數器的計數進行碟面方位角和高度角的計算。水平方向上伺服電機8計數器的計數和方位角成線性關系，當正轉時，每個經過工作脈沖計數器計數m加一，反之則減一，方位角的變化值=伺服電機8上計數器的計數值m×比例系數x，x為單位計數值下的旋轉法蘭7的動轉角度，x的值可以在安裝好機構后測定，是固定參數。垂直方向上高度角的變化非線性，需要通過一定的技巧來處理。根據機械結構的特點，可以抽象成一個三角形，設鏡面支架1在上立柱5上的鉸點為A點，直線電機10在鏡面支架1背面的鉸點為B點，直線電機10推桿在上立柱5下部的鉸點為C點，則a為A點到C點的距離，b為A點到B點的距離，c為B點到C點的距離，α為∠BAC。三條邊a、b、c分別對應碟架上的三條支撐臂。其中a、b邊長度固定，第三邊c對應直線電機的絲杠的長度。根據余弦定理： QUOTE ，絲杠長度的變化對應著α角度的變化，再根據垂直伺服電機的當前計數器值，就可以計算出碟面的高度角。c=c0+n×y。n為直線電機10計數器計數，y為單位計數下所對應推桿長度的變化，其值為直線電機10的固定參數，直線電機10正轉時，每個經過工作脈沖計數器計數m加一，反之則減一。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種斯特林碟式聚光器角度調整測量機構，包括立柱、鏡面支架（1）和鏡面（2），其特征在于：立柱由上立柱（5）和下立柱（6）組成，上立柱（5）通過旋轉法蘭（7）安裝在下立柱（6）上，旋轉法蘭（7）上安裝有伺服電機（8）并通過渦輪機構聯接，鏡面支架（1）鉸裝在上立柱（5）頂部，鏡面支架（1）背面鉸裝直線電機（10），直線電機（10）的推桿前端鉸裝在上立柱（5）上；伺服電機（8）和直線電機（10）上安裝有旋轉計數器，并和角度計算模塊連接。
【技術特征摘要】
1.一種斯特林碟式聚光器角度調整測量機構，包括立柱、鏡面支架（1）和鏡面（2），其特征在于：立柱由上立柱（5）和下立柱（6）組成，上立柱（5）通過旋轉法蘭（7）安裝在下立柱（6）上，旋轉法蘭（7）上安裝有伺服電機（8）并通過渦輪機構聯接，鏡面支架（1）鉸裝在上立柱（5）頂部，鏡面支架（1）背面鉸裝直線電機（10），直線電機（10）的推桿前端鉸裝在上立柱（5）上；伺服電機（8）和直線電機（10）上安裝有旋轉計數器，并和角度計算模塊連接。2.根據權利要求1所述斯特林碟式聚光器角度調整測量機構，其特征在于：鏡面支架（1）和鏡面（2）呈碟形，并沿徑向開設一道扇形的開口槽（3）。3.根據權利要求2所述斯特林碟式聚光器角度調整測量機構，其特征在于：鏡面支架（1）由桁架（11）和連桿（12）組成，桁架（11）沿徑向布置，連桿（12）沿周向分布用于連接相鄰兩個桁架（11），其中兩個相鄰桁架（11）之間無連桿（12），形成開口槽（3），開口槽（3）的端部安裝有連接機構（4）。4.根據權利要求2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許平，許德林，柯尊輝，
申請(專利權)人：西部國際綠色能源斯特林貴州智能裝備制造有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52
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