本發明專利技術公開了一種跟蹤聚焦式粗調、細調結合的太陽能發電裝置，包括光伏電板、小拋物面型反射板、大拋物面型反射板、紅外濾光片、水冷型金屬導熱片、冷水水箱、儲熱水箱、可旋轉伺服機械底盤、迎角調節伺服轉軸、伺服控制電路、時鐘日歷電路和電壓檢測電路；伺服控制電路通過時鐘日歷電路給出的時間信息來驅使可旋轉伺服機械底盤和迎角調節伺服轉軸運動，以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的粗調，通過電壓檢測電路給出的開路電壓信息以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的細調。本發明專利技術結構合理，解決了現有聚光型光伏發電裝置聚光不均勻、光伏電板局部受熱嚴重和紅外線聚集發熱的問題，實現粗調、細調結合。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能光伏轉換和太陽跟蹤技術等領域，具體涉及一種聚光型光伏發電裝置。
技術介紹
新能源是二十一世紀世界經濟發展最具決定力的
之一，太陽能發電不產生任何廢棄物，無污染，無噪聲，對環境無不良影響，是理想的清潔能源。 各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續發展戰略的重要內容，光伏發電具有廣闊的應用前景。但太陽輻射密度低、光伏電池昂貴等導致光伏發電系統的成本居高不下，聚光光伏發電以廉價的聚光材料替代昂貴的光伏電板，是解決該問題的一種有效方法。現有的聚光太陽能光伏發電大多直接通過凸透鏡或菲涅耳透鏡以及反折射鏡來聚光，會聚的太陽光不均勻地投射到光伏電板上，很容易使光伏電板局部受熱損壞，當聚光比較高時，光伏電板產熱非常嚴重，很大程度上制約著聚光光伏發電產業的發展，目前也有一些新型的聚光技術，但也有一些不足，如專利申請號為200620070287. 6的“蝶形反射聚光光伏發電系統”采用碟式聚光可以讓會聚的太陽光均勻的射到光伏電板上，但此種方法聚光比受到較大限制。可產生光伏效應的太陽輻射波長范圍在O. 4-1. I um，其它波長的太陽輻射照射在太陽能電池板上只轉化為熱能，使光伏電板的溫度升高，降低光電轉換效率，縮短了光伏電板的壽命。專利申請號為200610088176. 2的“可自散熱的太陽能聚集型光伏發電裝置”雖然濾去了紅外線，但濾光片的形狀為拋物面形，加工比較困難，用量大，經濟成本較高。大部分聚光發電裝置需要跟蹤太陽，而太陽跟蹤技術始終是一大難題，現有的光檢測跟蹤技術主要有位置傳感檢測器PSD技術、CCD技術，普遍較復雜，易受陰云、灰塵等外界環境的影響，而且成本較高，《2008年中國太陽能光伏發電產業分析及投資咨詢報告》指出每個千瓦的聚光發電系統的跟蹤成本約為I. 6萬元。因此，研制基于無傳感器策略的太陽光跟蹤系統也是一項具有重要理論與工程實用意義的工作。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種結構合理，結構合理，工作性能好，光電板使用壽命長的跟蹤聚焦式粗調、細調結合的太陽能發電裝置。本專利技術的技術解決方案是 一種跟蹤聚焦式粗調、細調結合的太陽能發電裝置，其特征是包括光伏電板、小拋物面型反射板、大拋物面型反射板、紅外濾光片、水冷型金屬導熱片、冷水水箱、儲熱水箱、可旋轉伺服機械底盤、迎角調節伺服轉軸、伺服控制電路、時鐘日歷電路和電壓檢測電路，大、小兩個拋物面型反射板凹面相對安裝放置，且兩者的法軸線共線、焦點重合；紅外濾光片放置在兩拋物面型反射板焦點上或焦點的前后附近，且紅外濾光片的法軸線與大、小拋物面型反射板的法軸線共線；光伏電板固定在大拋物面型反射板的凹面底部；光伏電板電壓輸出端通過導線與電壓檢測電路相連接；大拋物面型反射板安裝在可旋轉伺服機械底盤上方，并通過支承部件與迎角調節伺服轉軸相連接；可旋轉伺服機械底盤和迎角調節伺服轉軸各自采用一套步進電機驅動，所述兩套步進電機均與伺服控制電路相連接；伺服控制電路還與時鐘日歷電路和電壓檢測電路相連接；光伏電板背面緊貼安裝水冷型金屬導熱片，后者與冷水水箱和儲熱水箱相連接；儲熱水箱進水口 處安裝溫控閥門。大、小兩個拋物面型反射板凹面為反射面，為采用金屬拋光或涂抹反光涂層形式；大、小兩個拋物面型反射板凹面開口截面均為矩形或均為圓形。紅外濾光片為反射型濾光片，其形狀與大、小兩個拋物面型反射板凹面開口截面保持一致，且其面積遠小于小拋物面型反射板凹面開口截面面積。伺服控制電路通過時鐘日歷電路給出的時間信息來驅使可旋轉伺服機械底盤和迎角調節伺服轉軸運動，以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的粗調，通過電壓檢測電路給出的開路電壓信息以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的細調。本專利技術結構合理，并具有下列優點 (1)大拋物面聚光結合小拋物面均勻反射方式，在提高聚光度的同時，能保證聚集的太陽光均勻地垂直照射到光伏電板上，延長電池的使用壽命； (2)合理的濾紅外線原理，在有效抑制紅外線致熱效應的同時，減少濾光片的用量，節約成本。(3)采用太陽軌跡跟蹤的日歷法結合光伏電板開路電壓爬山法的新型無傳感器跟蹤策略，減少了光檢測元件的硬件投資，增強了裝置對太陽跟蹤的抗光擾能力。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。圖I是本專利技術一個實施例的結構示意圖。具體實施例方式圖I中，I太陽入射光線、2迎角調節步進電機、3迎角調節伺服轉軸、4水平方向支承機構、5小拋物面型反射板、6紅外濾光片、7豎直方向支承機構、8傳動齒輪系、9軸承、10可旋轉伺服機械底盤、11裝置機座、12東西偏角調節步進電機、13導線、14光伏電板、15儲熱水箱、16溫控閥門、17水管、18水冷型金屬導熱片、19冷水水箱、20大拋物面型反射板、a伺服控制電路、b電壓檢測電路、c時鐘日歷電路。所述的一種跟蹤聚焦式粗調、細調結合的太陽能發電裝置由迎角調節步進電機2、迎角調節伺服轉軸3、水平方向支承機構4、小拋物面型反射板5、紅外濾光片6、豎直方向支承機構7、傳動齒輪系8、軸承9、可旋轉伺服機械底盤10、裝置機座11、東西偏角調節步進電機12、導線13、光伏電板14、儲熱水箱15、溫控閥門16、水管17、水冷型金屬導熱片18、冷水水箱19、大拋物面型反射板20、伺服控制電路a、電壓檢測電路b、時鐘日歷電路c等組成。結合附圖，水平方向支承機構4將小拋物面型反射板5、大拋物面型反射板20、紅外濾光片6、光伏電板14、水冷型金屬導熱片18等部件依次固定，在其質心點位置安裝迎角調節伺服轉軸3和迎角調節步進電機2，因此，通過迎角調節步進電機2的運動可以使得大拋物面反射板20相對于太陽的迎角產生變化。在迎角調節伺服轉軸3的鉛垂方向安裝豎直方向支承機構7，豎直方向支承機構7的下末端與可旋轉伺服機械底盤10相連，可旋轉伺服機械底盤10的圓盤心位置通過軸承9與裝置機座11套接。機座11固定在地面上。機座11的上表面固定安裝東西偏角調節步進電機12，步進電機12伸出的轉子軸套接齒輪盤，此齒輪盤與可旋轉伺服機械底盤10外緣的齒輪構成傳動齒輪系8，因此，通過東西偏角調節步進電機12的運動可以使得大拋物面反射板20相對于太陽的東西方向偏角產生變化。小拋物面型反射板5和大拋物面型反射板20的凹面相對,且均為反射面,采用金屬拋光或涂抹反光涂層的制造工藝實現太陽入射光I的反射；兩個反射板凹面開口截面可均為矩形，或均為圓形。紅外濾光片6為反射型濾光片，其形狀與兩個拋物面型反射板凹面開口截面保持一致，其面積遠小于小拋物面型反射板5凹面開口截面面積。太陽入射光I首先被大拋物面型反射板20聚光并反射出去，在到達小拋物面型反射板5的路徑中，被紅外濾光片6濾去紅外光(由于紅外濾光片6安裝在大小拋物面的焦點 附件，因此，較小的紅外濾光片6面積即可保證對全部的來自大拋物面型反射板20的聚集光的紅外線濾除作用)，此后，被聚集的光又通過小拋物面型反射板5的反射作用，變換成一束均勻、平行且無紅外波長的高強度光垂直照射到光伏電板14上。伺服控制電路a內部存儲了裝置安裝地點(緯度)在不同月、日、時條件下的裝置太陽光跟蹤所需的姿態角度，包括東西方向的偏角和垂直方向的迎光角度。伺服控制電路a先通過時鐘日歷電路c給出的時間信息(包括月、日、時)，依據電路a內部的查本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種跟蹤聚焦式粗調、細調結合的太陽能發電裝置，其特征是：包括小拋物面型反射板、大拋物面型反射板，大、小兩個拋物面型反射板凹面相對安裝放置，且兩者的法軸線共線、焦點重合；紅外濾光片放置在兩拋物面型反射板焦點上或焦點的前后附近，且紅外濾光片的法軸線與大、小拋物面型反射板的法軸線共線；光伏電板固定在大拋物面型反射板的凹面底部；光伏電板電壓輸出端通過導線與電壓檢測電路相連接；大拋物面型反射板安裝在可旋轉伺服機械底盤上方，并通過支承部件與迎角調節伺服轉軸相連接；可旋轉伺服機械底盤和迎角調節伺服轉軸各自采用一套步進電機驅動，所述兩套步進電機均與伺服控制電路相連接；伺服控制電路還與時鐘日歷電路和電壓檢測電路相連接；光伏電板背面緊貼安裝水冷型金屬導熱片，后者與冷水水箱和儲熱水箱相連接；儲熱水箱進水口處安裝溫控閥門；伺服控制電路通過時鐘日歷電路給出的時間信息來驅使可旋轉伺服機械底盤和迎角調節伺服轉軸運動，以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的粗調，通過電壓檢測電路給出的開路電壓信息以實現大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的細調。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：茅靖峰，顧菊平，陳華成，袁媛，季一潤，王延峰，
申請(專利權)人：南通大學，
類型：發明
國別省市：
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