太阳光线双轴跟踪装置的机械系统的设计.pdfVIP

第4期(总第161期) 机械工程与自动化 No．4 2010年8月 MECHANICALENGlNEERING＆ AUTOMATl0N Aug． 文章编号：1672—6413(2010)04—0091—03 太阳光线双轴跟踪装置的机械系统设计 张善文，张剑峰，陈思栋 (扬州大学机械工程学院，江苏 扬州 225127) 摘要：针对太阳光线跟踪问题．设计了基于天文学参数的闭环控制系统。检测传感器采用太阳能电池片作为太 阳光线的感光器件，调整太阳光线与电池板的垂直偏差。在太阳光线双轴跟踪装置的性能分析及机械系统参数 计算的基础上，设计了太阳光线双轴跟踪系统的结构，并对系统关键部件进行了计算和选型。 关键词：光线跟踪；太阳能；机械系统 中图分类号：TK513．4文献标识码：A 0 引言 (3)跟踪精度为±1。。太阳的平均角速度为 太阳能作为一种可再生无污染的一次能源，能有 0．25。／rain，即每隔4min太阳能电池板与太阳光线就 效解决我们日益增长的能源需求问题。研究太阳光线 有10的偏差。因此，最多每隔4min就要调整一次太阳 跟踪系统，能提高太阳能的利用效率，促进太阳能的 能电池板的角度。 普及应用，改善能源利用的结构。本文根据太阳光线 (4)跟踪能耗不能超过1W。 跟踪装置的工作原理及性能分析对其机械系统进行了 (5)装置的刚度和强度能满足该装置最大抗风 150 详细设计。 km／h的要求，可实现9级风自动放平功能。 1太阳光线智能跟踪装置工作原理及性能分析 (6)在满足以上性能的同时，尽量简化结构和加 太阳光线智能跟踪系统采用基于天文学参数的闭 工工艺，进一步提高技术经济性，降低成本[3]。 环控制系统。系统跟踪原理是：先根据太阳运行规律 2跟踪装置机械系统设计 计算出一天内某时刻太阳高度角口和方位角卢的理论 2．1传动方案与双轴系统方案 值，驱动器根据理论值和跟踪检测的误差补偿值驱动 传动机构通常有蜗轮蜗杆传动机构、普通齿轮传 电机，电机带动执行机构工作，从而调整太阳能电池 动机构、行星齿轮传动机构和谐波减速机构等。行星 板的角度，完成对太阳的跟踪。跟踪装置工作原理如 齿轮传动具有重量轻、体积小、传动效率高、传动比 图1所示[1’2]。 大、传动功率范围大等优点，但其价格比较贵，成本 上不合算。谐波传动具有结构简单、重量轻、体积小、 传动比范围大、承载能力高、损耗小、效率高、运动 平稳无冲击等优点，但不能自锁。蜗轮蜗杆传动具有 传动比大、降速快、能自锁的优点。齿轮传动具有传 动比准确、传递扭矩大的优点。所以本装置选择蜗轮 蜗杆和普通齿轮二级传动方案，如图2所示。 图1跟踪装置工作原理图 该跟踪装置设有两根轴，具有两个转动自由度，竖 太阳光线智能控制跟踪装置需要满足以下要求： 直轴(垂直于地平面的传动轴)可实现