太阳能跟踪聚光系统的研究

　　前言

　　跟踪精度是太阳能聚光装置重要指标之一。一般说来，装置规模愈大，要求的跟踪精度愈高。跟踪精度的确定要根据聚光系统的具体设计而定。我们研制的跟踪聚光系统，在几台中等规模装置上使用达到了较好的结果。在满足一定跟踪精度的条件下，减少跟踪系统自身的功率消耗和降低成本也是十分重要的，这些都是研究工作中需要考虑的问题。

　　我们研制的跟踪方案是:用低速直流力矩电机作为驱动元件，用谐波齿轮减速器作为传动元件;用光电池或光敏电阻组成的桥式电路作为位置检测元件，用脉宽调制式放大线路或晶体管线性放大线路进行控制。以上各元件组成一个闭环跟踪单元。这种跟踪单元有相当大的通用性，可用于各种类型的太阳能聚光器。若装在结构刚度较好，安装精度较高的聚光装置上，可以达到相当高的跟踪精度。我们改装了三台不同形式的太阳能装置，装上了所研制的跟踪单元。这三台装置是:一台直径2.5米旋转抛物面镜，采用单轴跟踪，

　　一台直径1.56米旋转抛物面镜，采用双轴跟踪多一台1.4xl.8米平面定日镜，采用双轴跟踪。三台装置的全貌见图1。在这三台装置上，完成了一系列试验，采用光学和电学方法测量跟踪精度，得到了满意的结果。

　　一、跟踪方案的选定

　　太阳能跟踪系统可以有多种多样的方案，我们采用的方案，是一典型的直流双环位置伺服系统，其优点是:(，)精度高一般说来，电力驱动比用其他动力方便且精度高，其中连续运动式又比步进式或间歇式跟踪精度高。我们采用连续运动式跟踪，并研制了性能较好的低速力矩电机和谐波齿轮减速器，跟踪精度达到(士0.2。)。

　　(2)消耗功率小和步进电机或交流电机间歇式驱动相比，直流电机连续驱动消耗的功率较小，脉宽调制式放大器也比其他控制线路功率消耗小。

　　(3)调速范围宽所研制的电机转速最低为1一10转/分，最高可达400转/分，因此用同一台电机可实现低速运行和高速返回，并能高速寻找目标，有事故时快速移开焦点。“)造价低研制的电机采用廉价磁性材料，降低了造价。另一方面，由于电机转速低，减速器的速比可以大大减小，这不仅缩短了传动链，提高了传动精度，也相应地降低了减速器的造价。研制的谐波齿轮减速器结构相当简单，零件少，体积也小。这类减速器的价格低于性能大致相同的一般减速器。研制的控制线路和位置检测器价格也都较低。

　　(5)有‘定抗干扰能力由于电机和减速器性能较好，各台装置都有一定的抗风能力，控制系统中有云遮切换线路，当太阳被云遮蔽时，可自动将电机转为匀速运行，云过后带广角探侧装置的位置检测器可以迅速自动寻找目标。