太阳能追日跟踪系统设计+CAD图纸(10)
光电追踪方式的优点很多，在国内外受到高度的关注。一方面，这种追踪方式属于死循环控制方式，可以时刻检测太阳位置，对系统的初始安装精度要求较低，不会受到累积误差的影响[8]； 另一方面，这种传感器信号少，运算简单。
光电追踪方式也存在着致命的缺点，就是追踪的稳定性问题。这种回馈式的工作方式较容易受到干扰光的影响，并且受天气的影响也较大，如何克服这样的问题就成为了国内外学者研究较多的领域。传感器的性能对追踪系统的影响较大，如何设计一个即能准确和精确反应太阳位置又能克服干扰的太阳位置光电传感器就成为一个关键问题[9]。
3.2.3 系统跟踪方案的选择
由上述可以看出，第一类视日运动轨迹跟踪方式的算法过程十分复杂，其计算量的增大会增加控制系统的成本，而且这种跟踪装置为开环系统，无角度反馈值做比较， 因而为了达到高精度跟踪的要求， 不仅对机械结构的加工水平有较严格的要求， 而且与仪器是否正确安装的关系极为密切， 该种方式在国内应用很少。第二类视日运动轨迹跟踪方式应用较多，但跟踪精度不高。成本较低而跟踪精度相对较高的是光电式跟踪，如果将视日运动轨迹跟踪与光电跟踪两者结合，各取其长处，可以获得较为满意的跟踪结果。开环的程序跟踪存在许多局限性，主要是在开始运行前需要精确定位，出现误差后不能自动调整等。因此使用程序跟踪方法时，需要定期的人为调整跟踪装置的方向。而传感器跟踪也存在响应慢、精度差、稳定性差、某些情况下出现错误跟踪等缺点。特别是多云天气会试图跟踪云层边缘的亮点，电机往复运行，造成了能源的浪费和部件的额外磨损。故可在视日运动轨迹跟踪的基础上加高精度角度传感器。当跟踪装置开始运行时，用高精度角度传感器初始定位，在运行当中，以闭环控制为主，程序控制为辅，角度传感器瞬时测量作反馈，对程序进行累积误差修正。这样能在任何气候条件下使聚光器得到稳定而可靠的跟踪控制。这种跟踪方案跟踪精度高，工作过程稳定，应用于目前许多大型太阳能发电装置。
3.3 机械传动方案论证
目前国内外普遍使用的机械传动机构主要有两种，一种是单轴追踪机构，另外一种是双轴追踪机构。单轴追踪结构简单，相较于固定不动的太阳能接受器件而言，能够一定程度上的提高系统接收光能效率，但是效果并不理想。为了完成精确追踪，必须使用两个电机分别在东西水平方向和太阳高度俯仰角两个不同方向上同时动作，即双轴追踪方式[10]。本系统采用双轴追踪方式追踪太阳，分为东西水平方向和俯仰角控制，水平方向最大限位角度为180度，俯仰角度最大90度，在一天当中，机械系统要随时跟着太阳转动，这就要求系统的速度要慢。水平方向上如果采用1:1的齿轮传动，那么电机只能转半圈，装置就转180度，这样相对难控制且精度不高。本系统电机和机械装置之间的配合采用涡轮蜗杆传动，传动比30:1，这样电机转30圈，装置才转1圈，这样保证了整个系统的精度。俯仰角度的控制是通过伺服电机来调整，同样要求低速，采用同样的方法，用涡轮蜗杆减速器，减速比30:1。由于伺服电机本身非常精确，在传动机构上采用同步带轮，使用同步带轮可以减少在传动过程中的误差。
3.4 本章小结
本章首先阐述了太阳运行的规律，从地球自转以及公转的角度，详细阐述了模拟追日系统的初始想法。
然后第二节从追踪方式上分别对光电追踪以及视日轨道追踪进行说明，最后得出适合本课题研究方法的追踪方案。