太陽能電池跟蹤的機械部件

太陽能電池的太陽方位跟蹤是在太陽有效光照時間內，能使太陽光線始終垂直照射到光線采集器(太陽能集熱器或光電池)的采集面上，使光線采集器在有效光照時間內都能最大限度地獲取太陽能的系統。該系統的最重要部分通常由控制部件和轉動部件組成。

電池板的轉動部件就是其運動機構，是一套機械構件，太陽能電池板的跟蹤是繞特定轉軸轉動，轉軸是運動的參考部件，所以太陽能電池板的跟蹤運動方式是以軸系的組成來分類的，分成單軸跟蹤與雙軸跟蹤兩類。單軸跟蹤分為平單軸跟蹤與斜單軸跟蹤；雙軸跟蹤也分成兩類：極軸式跟蹤系統（赤道坐標系雙軸跟蹤）與高度角-方位角跟蹤（地平坐標系雙軸跟蹤）系統，這些跟蹤方式在相應課件已做介紹，這里不再做介紹。

電池板繞軸轉動是由電動機驅動的，驅動電機可以是步進電機或普通電機，電機要通過齒輪減速器來帶動電池板轉動，多種驅動電機包含齒輪減速器。驅動電機最好帶輸出角度檢測，以便計算機了解電池板的轉動位置。輸出角度檢測關于開環控制是必不可少的，而且要有足夠精度。

太陽能電池的視日運動跟蹤法

電池板的控制系統根據控制方式分為三種：視日運動跟蹤法、光電跟蹤法、混合控制法。

視日運動跟蹤法是一種主動式跟蹤，重要有地平坐標系跟蹤與赤道坐標系跟蹤。

地平坐標系雙軸跟蹤

主動式跟蹤控制根據控制計算機預先存儲的當地經緯度等數據與太陽運動的軌跡函數，再根據實時時鐘的精確時間信號，按地平坐標系相關函數計算出實時的太陽高度角與方位角，發出控制信號。電池板的軸系驅動部件根據這些信號把電池板轉向指定的高度角與方位角，從而對準太陽。在整個控制過程中無需檢測電池板是否對準了太陽，直接發控制命令，所以是主動式控制。由于控制過程不檢測太陽位置，不是根據檢測到的太陽位置偏差進行控制的，在自動控制技術中稱為開環控制。

這種直接輸出太陽高度角與方位角信號進行跟蹤控制的方法稱為高度角和方位角雙軸跟蹤或地平坐標系雙軸跟蹤。圖1是其控制框圖。

圖1--高度角和方位角雙軸跟蹤主動式控制框圖

由于控制過程不檢測電池板的轉動位置與太陽位置是否有偏差，為了保證電池板的轉動的機械位置正確就必須保證整個驅動裝置與執行電機有較高的精度。關于高精度跟蹤的聚光太陽能系統可采用步進電機帶動電池板，為防止失步或其他誤動作，還必須有精密的機械位置檢測傳感器，把信號實時反饋給計算機檢查位置是否正確，若有偏差就及時修正；采用普通伺服電機就必須配機械位置檢測傳感器構成局部的閉環控制，保證運行精度。在圖1中的角度信號箭頭線就是從位置檢測傳感器來的反饋信號。

赤道坐標系雙軸跟蹤

在極軸式跟蹤系統也可以采用主動式跟蹤控制，只是計算機的數據是按赤道坐標系處理。根據控制計算機預先存儲的當地經緯度等數據與太陽運動的軌跡函數，再根據實時時鐘的精確時間信號，計算出實時的太陽繞極軸轉動的角度（時角），發出控制信號，使電池板對準太陽。由于俯仰角變化很小，每日不超過0.5度，可每日或幾日計算一次俯仰角度，調整電池板的俯仰角度。圖2是其控制框圖。

圖2--極軸雙軸跟蹤主動式控制框圖

同樣為保證跟蹤的準確性，要有電池板軸轉動的角度檢測傳感器把角度信號反饋給計算機。