專利名稱：用于控制太陽能設備的角度調節單元的方法和控制儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于觸發太陽能設備的角度調節單元的方法、一種用于求取用于對所述角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的方法、一種用于求取所述角度調節單元的響 應延遲的方法、一種用于校準所述角度調節單元的方法以及一種相應的控制儀。
背景技術：
對于傳統的太陽能設備來說，通過陽光傳感器來檢測陽光的狀態。所述陽光傳感器布置在所述太陽能設備的活動的部件上。所述太陽能設備的活動的部件比如可以是借助于角度調節單元來對陽光的狀態進行跟蹤的反光鏡或者光電池模塊。為此一直觸發所述角度調節單元，直至陽光以預先確定的角度入射到所述陽光傳感器中。
發明內容
本發明的任務是，提供一種得到改進的用于觸發太陽能設備的角度調節單元的方法、一種用于求取用于對所述角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的方法、一種用于求取所述角度調節單元的響應延遲的方法、一種用于校準所述角度調節單元的方法以及一種相應的控制儀。該任務通過按獨立權利要求所述的一種用于觸發太陽能設備的角度調節單元的方法、一種用于求取用于對所述角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的方法、一種用于求取所述角度調節單元的響應延遲的方法、一種用于校準所述角度調節單元的方法以及至少一種相應的控制儀得到解決。陽光傳感器雖然沒有在太陽能設備上引起損壞，但是被污染的或者被露水覆蓋的陽光傳感器導致錯誤的測量結果，所述錯誤的測量結果作為后果又引起太陽能設備的不精確的聚焦。這樣的錯誤源可以得到避免，如果所述太陽能設備沒有用于根據陽光的狀態來對太陽能設備的活動的部件進行跟蹤的陽光傳感器。在不使用陽光傳感器的情況下，可以在天文學上的計算的基礎上借助于基地所特有的虛擬的陽光狀態來進行跟蹤。從所述虛擬的陽光狀態中可以推導出必要的用于所述活動的部件的角距，所述必要的角距適合用作導向參量，以需要的精度根據陽光的狀態來跟蹤所述活動的部件。為了調節所述太陽能設備的活動的部件的角位置，可以使用維護少的液壓組件，所述維護少的液壓組件也可以可靠地使較重的活動的部件運動。在此，尤其維護少的是分配閥。分配閥相應地在打開持續時間里打開。在打開持續時間之外，所述分配閥關閉并且所述太陽能設備可以在所述活動部件上沒有角度變化的情況下經得住較大的力。為了對所述活動的部件來說能夠實現較大的角度工作范圍，至少可以使用兩個用于使所述活動的部件運動的液壓缸。所述液壓缸具有不同的作用軸，以便能夠借助于所述液壓缸之一使所述液壓缸中的另一個液壓缸運動越過該另一個液壓缸的死點。通過至少兩個液壓缸的使用，在所述太陽能設備的活動的部件運動時獲得非線性的角速度曲線。
為了調節太陽能導槽，比如通過分配閥來觸發兩個液壓缸。角度額定值閥操縱-液壓缸-杠桿傳動機構這條控制鏈的放大因數取決于角度并且不是線性的。通過校準，以角度分辨的方式來檢測非線性的放大因數并且將其用于更為精確的位置控制。此外，由此可以放棄陽光傳感器的使用并且盡管如此也實現高精確的跟蹤系統。可以將所述跟蹤系統用于通過天文學上的計算來使太陽能發電站中的太陽能導槽精確地跟蹤太陽的運行。本發明以這樣的認識為基礎，即可以借助于所述分配閥的打開時間的調整利用校正參量來對所述太陽能設備的活動的部件的非線性的角速度曲線進行補償。轉換時間的調整可以按照接下來介紹的用于觸發角度調節單元的方法的一種實施例來進行。為了求取所述校正參量，可以在校正過程中記錄角速度曲線，并且從中求取用于所述轉換時間的校正參量的曲線。所述校正參量的記錄和求取可以按照接下來介紹的用于求取速度因數的方法的一種實施例來進行。為了提高轉換精確度可以額外地在校正過程的擴展方案中求取所述分配閥和整個系統“太陽能設備”的所獨有的響應延遲。在求取經過調整的用于打開分配閥的信號持續時間時可以考慮到所述響應延遲。所述響應延遲可以按照接下來介紹的用于求取所述角度調節單元的響應延遲的方法的一種實施例來求取。所述校正參量和響應延遲可以在接下來介紹的用于在校準過程中對所述角度調節單元進行校準的方法的一種實施例中來求取并且可以借助于試運行來驗證。·本發明提供一種用于觸發太陽能設備的角度調節單元的方法，用于用所述角度調節單元在所述太陽能設備的角度工作范圍之內以預先給定的角距為幅度來調節所述太陽能設備的活動的部件；其中所述方法包括以下步驟
接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置；
根據所述角位置與所述角度工作范圍內的角速度之間的保存在存儲器中的以前求取的關聯來確定速度因數；
在使用所述速度因數和預先給定的角距的情況下來求取用于所述角度調節單元的運行持續時間，用于使所述活動的部件以所述角距為幅度來運動；并且
在使用所求取的運行持續時間的情況下來提供用于運行所述角度調節單元的控制信號。太陽能設備可以是指用于接收陽光并且用于將陽光轉化為熱能和/或電能的裝置。所述太陽能設備可以具有活動的部件，該活動的部件構造用于跟蹤陽光的狀態。所述活動的部件比如可以是太陽能導槽、光電池模塊或者定日鏡。所述活動的部件可以通過角度調節單元來運動。所述角度調節單元可以是用于至少圍繞著所述太陽能設備與所述太陽能設備的角度能夠調節或者活動的部件之間的旋轉軸線來調節所述太陽能設備的角度能夠調節的或者活動的部件的至少一個角度的裝置。通過角度的調節可以使所述活動部件跟蹤太陽。所述角度調節單元可以包括至少兩個執行器，所述執行器分別在活動的部件的鉸接點上所述部件連接并且分別在基點上與所述太陽能設備的固定的部件相連接。所述執行器可以構造用于在對激活操作進行響應的情況下執行沿所述執行器的主延伸方向的長度變化。執行器比如可以是液壓缸。預先給定的角距可以是所述活動的部件的相對于基準面比如虛擬的地平線的絕對的力求達到的角位置。所述預先給定的角距也可以是從所述活動的部件的當前的角位置直至所力求達到的角位置的角度增量。角度工作范圍可以是用于所述活動的部件的運行范圍，在所述運行范圍內所述活動的部件能夠通過所述角度調節單元來運動。當前的角位置可以是所述太陽能設備的固定的部件與所述活動的部件之間的角度。所述當前的角位置可以與所述活動的部件的關于基準面的當前的角位置相一致。運行持續時間可以代表著通過所述用于角度調節單元的控制信號提供的信號長度。速度因數可以是在考慮到所述角度調節單元的在等值地操縱所述執行器時的動力學的情況下所述活動的部件的所預料的角速度。所述速度因數可以在校準過程中比如在啟動所述太陽能設備的過程中來求取。等值的操縱可以是在所述鉸接點上以相同的工作壓力和/或相同的合成的力進行的操縱，使得所述執行器的力的平衡確定所述角速度。所述角速度可以是所述活動的部件的旋轉速度。 所述控制信號可以設計用于觸發第一閥和第二閥，其中如果所述角度調節單元超過第一死點，則轉換所述第一閥，并且如果所述角度調節單元超過第二死點，則轉換所述第二閥。通過所述轉換，所述角度調節單元可以使所述活動的部件在更大的角度工作范圍內運動。此外，可以在使用所述角度調節單元的保存在存儲器中的響應延遲的情況下來求取所述運行持續時間。響應延遲可以是將控制信號提供給所述角度調節單元的時刻與超過所述太陽能設備的固定的與活動的部件之間的能夠測量的最小角距的時刻之間的持續時間。通過對所述響應延遲的考慮，所述活動的部件可以安全且可靠地以預先給定的角距為幅度來運動。在所述存儲器中可以為所述角度工作范圍的扇區保存響應延遲，并且在求取的步驟中可以在使用所述響應延遲的情況下求取所述扇區中的運行持續時間。一個扇區是所述角度工作范圍的一個部分區域，該部分區域具有預先給定的張開角。按照一種實施方式，僅僅一次性地也就是說不是每個扇區都求取所述響應延遲。僅僅按扇區計算地求取所述扇區中的不同的角速度。作為替代方案可以為所述扇區中的每一個扇區求取或者保存響應延遲，從而可以在求取的步驟中在使用所屬的響應延遲的情況下求取所述扇區中的運行持續時間。通過對所述角度調節單元的不同的工作范圍中的不同的響應延遲的考慮，比如可以考慮到在所述活動的部件的不同的位置中所述液壓缸中的不同的油量和/或所述角度調節單元的不同的余隙。在所述存儲器中可以保存表格，該表格代表著角速度與角位置之間的關聯。在該表格中可以相應地為所述角度工作范圍的扇區保存速度因數。在此所述速度因數可以代表著所述扇區中的角速度曲線的平均值。一個扇區可以限定著所述角速度曲線的一個部分節段。為了確定所述速度因數，由此可以讀出一個為所接收的角位置而保存在所述表格中的用于速度因數的數值。在所述扇區之內，所述速度因數是恒定的。通過將角速度的關于時間的函數的關聯簡化到離散的數值這種方式可以減少用于觸發所述角度調節單元的控制開銷。所述方法可以具有在預先給定的時間間隔里將所述角度調節單元鎖止的步驟。在所述提供的步驟中，可以在對所述預先給定的時間間隔的到期進行響應的情況下來提供所述控制信號。通過所述角度調節單元的鎖止，所述太陽能設備會對外部的力比如風壓不敏感。同樣，所述活動的部件可以直接通過鎖止裝置來鎖止，在所述時間間隔的持續時間里可以為所述鎖止裝置提供鎖止信號。通過以周期性的間隔來提供控制信號這種方式可以進一步減少控制開銷。
此外，本發明提供一種用于求取用于對太陽能設備的活動的部件的角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的方法，該方法具有以下步驟
提供用于在所述太陽能設備的角度工作范圍內運行所述角度調節單元的控制信號；
接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置；
確定所述當前的角位置與所述活動的部件的在角度工作范圍內的角速度之間的關
聯；
在使用所述關聯的情況下求取所述角度調節單元的速度因數；并且 將所述速度因數保存在存儲器中。所述角度調節單元可以構造用于使所述活動的部件完全在所述角度工作范圍內運動。所述活動的部件可以不間斷地在所述角度工作范圍內運動。可以記錄當前的角位置和角位置的每時間單位的變化以及角速度。所述角位置和角速度可以通過所述關聯彼此聯·系起來。所述角度工作范圍可以劃分為至少兩個扇區。在求取的步驟中，可以為所述角位置的扇區之一各求取一個速度因數。在此所述速度因數可以相應地代表著相應的扇區中的角速度曲線的平均值。在保存的步驟中，可以將所述速度因數保存在存儲器中的表格中。通過至少兩個速度因數，可以更為精確地確定所述扇區中的運行持續時間。所述扇區的大小會取決于所述角速度曲線的陡度。一個扇區可以小于一個相鄰的扇區，如果該扇區中的角速度曲線比所述相鄰的扇區中的角速度曲線陡。作為替代方案或者補充方案，一個扇區可以大于一個相鄰的扇區，如果該扇區中的角速度曲線比所述相鄰的扇區中的角速度曲線平坦。通過可變的扇區大小，可以更為精確地描繪所述角速度曲線。此外，本發明提供一種用于求取太陽能設備的活動的部件的角度調節單元的響應延遲的方法，其中該方法包括以下步驟
提供用于在所述太陽能設備的角度工作范圍之內來運行所述角度調節單元的脈寬調制的控制信號；
接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置；
求取所述脈寬調制的控制信號的脈沖持續時間，對于所述脈沖持續時間來說角位置的變化大于最小值；并且
將所述脈沖持續時間保存在能夠讀出的存儲器中，其中所述脈沖持續時間代表著響應延遲。脈寬調制的控制信號可以是指一種控制信號，該控制信號具有被間隔中斷的這里擁有上升的脈沖持續時間的脈沖。在此在一開始較短的脈沖可以比必要的程度短，用于克服所述分配閥的惰性。跟隨在所述較短的脈沖之后的較長的脈沖可以足夠地長，用于促使所述分配閥打開，并且讓足夠的液壓用油流到液壓缸中，以便在所述活動的部件上引起能夠測量的角度變化。所述角度工作范圍可以劃分為至少兩個扇區。按照一種實施方式，僅僅一次性地也就是說不是每個扇區都求取所述響應延遲。僅僅按扇區計算地求取所述扇區中的不同的角速度。作為替代方案，可以為每個扇區求取自身的響應延遲。為此可以在所述提供的步驟中在所述活動的部件處于相應的扇區中時每個扇區各提供一個脈寬調制的控制信號。在所述求取的步驟中，可以在所述活動的部件處于相應的扇區中時每個扇區各求取一個脈沖持續時間，對于所述脈沖持續時間來說所述角位置的變化大于最小值。在所述保存的步驟中，為每個扇區將所求取的脈沖持續時間作為響應延遲來加以保存。用不同的響應延遲可以更為精確地描繪所述太陽能設備的運行特性。通過更為精確的描繪，所述太陽能設備可以在沒有陽光傳感器的情況下在較窄的公差范圍之內運行。此外，本發明提供一種用于對太陽能設備的活動的部件的角度調節單元進行校準的方法，該方法具有以下步驟
用于按照這里所介紹的方案來求取對所述角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的方法；以及
用于按照這里所介紹的方案來求取所述角度調節單元的響應延遲的方法。所述用于對角度調節單元進行校準的方法描繪了一種校準過程，該校準過程比如可以在啟動太陽能設備時來實施。同樣校準過程可以在檢查的過程中來實施。在校準過 程中，所述太陽能設備的活動的部件可以通過所述角度調節單元從所述太陽能設備的角度工作范圍的一個限制點一直運動到一個第二限制點。由于所述活動的部件與所述角度調節單元之間的動力學上的關聯，所述活動的部件的合成的調節速度在所述角度工作范圍內變化。所述調節速度可以是角速度或者旋轉速度。在校準過程中，記錄所述角度工作范圍內的調節速度。從所述調節速度中求取校正因數，該校正因數適合于在所述太陽能設備的運行中在使用已知的有待調節的角距的情況下推導出用于所述角度調節單元的操縱持續時間。所述校正因數在所述角度工作范圍內求取并且保存在存儲器中。所述用于求取響應延遲的方法要么可以在校準過程中作為所述校準過程的中斷來執行要么可以在隨后的另一個過程中來執行。所述響應延遲可以稱為無效時間。所述響應延遲代表著相應的持續時間，在所述角度調節單元已經由所述控制信號激活之后直至在所述太陽能設備與所述活動的部件之間能夠檢測到角度變化時經過了所述相應的持續時間。為此可以提供所述用于角度調節單元的具有變長的脈沖的控制信號，直至能夠測量一個脈沖的過程中的角度變化。為了提高精度，也可以先后提供多個相同的脈沖，并且確定用于累積的角度變化的閾值。對于所述脈沖之一來說超過了所述閾值或者能夠檢測到角度變化，在此將該脈沖的脈沖持續時間作為響應延遲保存在存儲器中并且在所述太陽能設備的運行中加到所求得的用于角度調節單元的操縱持續時間上。所述方法按照這里介紹的方案可以具有隨后的借助于用于觸發角度調節單元的方法進行的試運行。利用所述試運行可以用所求取的校正參量來檢查所述角度調節單元的符合要求的功能。所述試運行可以局限于所述角度工作范圍的部分范圍。此外，本發明提供一種用于觸發角度調節單元的控制儀，該控制儀構造用于在相應的裝置中實施或者說實現所述按本發明的方法的步驟。通過本發明的這種構造為控制儀的形式的實施變型方案，可以較快并且有效地解決本發明的任務。控制儀在此可以是指一種電氣的設備，該電氣的設備處理傳感器信號并且據此輸出控制信號。所述控制儀可以具有接口，該接口可以以硬件和/或軟件的方式來構成。在以硬件的方式構成時，所述接口比如可以是所謂的系統ASICs (專用集成電路)的包含所述控制儀的極為不同的功能的部件。但是也可以這樣安排，即所述接口是自身的集成的開關電路或者至少部分地包括離散的結構元件。在以軟件的方式構成時，所述接口可以是軟件模塊，所述軟件模塊比如除了其它的軟件模塊之外存在于微型控制器上。
也有利的是一種具有程序代碼的計算機程序產品，所述程序代碼可以保存在機器可讀的載體比如半導體存儲器、硬盤存儲器或者光學存儲器上并且用于在所述程序在計算機或者某個裝置上執行時來實施按前面所描述的實施方式之一所述的方法。
下面借助于附圖來示范性地對本發明進行詳細解釋。附圖示出如下
圖I是按本發明的一種實施例的太陽能設備的示意 圖2a到2c是用于按本發明的不同的實施例的太陽能設備的控制儀的示意圖； 圖3是具有拋物線槽的角度調節單元的三個位置的簡化的示意 圖4是用于太陽能設備的角度調節裝置的液壓控制管路 圖5是兩張由用于觸發按本發明的一種實施例的角度調節單元的彼此關聯的控制信號的兩條曲線構成的圖表；
圖6是太陽能設備的活動的部件的在該太陽能設備的角度工作范圍內的角速度曲線的圖表；
圖7是用于按照本發明的一種實施例來求取響應延遲的脈寬調制的控制信號的圖表；
并且
圖8到11是按本發明的實施例的方法的流程圖。相同的或者類似的元件可以在以下附圖中用相同的或者類似的附圖標記來表示。此外，圖樣的附圖、其說明及權利要求包含大量的組合的特征。在此對本領域的技術人員來說清楚的是，也可以單個地來研究這些特征或者也可以將其合并為其它的這里未明確說明的組合。
具體實施例方式圖I示出了具有按本發明一種實施例的控制儀102的太陽能設備100。按照不同的實施例，所述控制儀102可以構造用于觸發角度調節單元104、用于求取速度因數、用于求取響應延遲或者用于校準所述角度調節單元104。所述太陽能設備100具有一條作為活動的部件活動地支承在所述太陽能設備100上的太陽能導槽106。在所述太陽能導槽106與所述太陽能設備100的固定的部件之間布置了旋轉軸。所述角度調節單元104構造用于使所述太陽能導槽106跟蹤陽光狀態，用于將入射的陽光集中在焦點區域108中。為進行跟蹤，所述角度調節單元104具有兩個液壓缸110。所述液壓缸110在基點上支承在所述太陽能設備100的固定的部件上的軸承中并且在其頂點上相應地支承在所述太陽能導槽106的鉸接點中。所述鉸接點布置在所述旋轉軸上方的對置的側翼上。因此，所述太陽能導槽106可以通過缸110來運動越過另一個缸110的死點。角度傳感器112布置在旋轉軸上并且構造用于檢測所述太陽能設備100的固定的部件與所述太陽能導槽106之間的角度。將所述角度傳感器112的角度信號傳輸給用于對所述角度調節單元104進行觸發的控制儀102。此外，該控制儀102作為用于對所述角度調節單元104進行觸發的額定值從天文學上的計算中得到預先給定的角距的數值。該控制儀102構造用于為所述角度調節單元104提供相應于所述額定值的控制信號。圖2a示出了用于對按本發明的一種實施例的太陽能設備的角度調節單元進行觸發的控制儀102的詳細視圖。所述控制儀102適合于用在如在圖I中示出的一樣的太陽能設備中。該控制儀102構造用于用所述角度調節單元在所述太陽能設備的角度工作范圍之內以預先給定的角距為幅度來調節所述太陽能設備的活動的部件。所述控制儀102具有用于接收的裝置200、用于確定的裝置202、用于求取的裝置204以及用于提供的裝置206。所述用于接收的裝置200構造用于比如從所述太陽能設備的角度傳感器處接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。所述用于接收的裝置200構造用于為所述用于確定的裝置202提供當前的角位置。所述用于確定的裝置202構造用于從所述用于接收的裝置200處接收所述角位置。此外，所述用于確定的裝置202構造用于訪問存儲器208。所述用于確定的裝置202構造用于根據保存在所述存儲器208中的以前求取的關聯來確定速度因數。所述關聯基于所述太陽能設備的活動的部件的角速度與所述活動的部件的在太陽能設備的角度工作范圍中的角位置的在校準過程中求取的相關性，并且可以存放在保存在所述存儲器208中的表格中。所述用于確定的裝置202構造用于為所述用于求取的裝置204提供所述速度因數。所述用于求取的裝置204構造用于從所述用于確定的裝置 202處接收所述速度因數。所述用于求取的裝置204構造用于求取用于所述角度調節單元4的運行持續時間，用于使所述活動的部件以預先給定的角距為幅度來運動。在使用所述速度因數和所述預先給定的角距的情況下來求取所述運行持續時間。所述用于求取的裝置構造用于為所述用于提供的裝置提供所述運行持續時間。所述用于提供的裝置206構造用于從所述用于求取的裝置204處接收所述運行持續時間。所述用于提供的裝置206構造用于在使用所求取的運行持續時間的情況下提供用于運行所述角度調節單元的控制信號。圖2b示出了用于求取用于對按本發明的一種實施例的太陽能設備的活動的部件的角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數的控制儀102的詳細視圖。所述控制儀102適合于用在如在圖I中示出的一樣的太陽能設備中。該控制儀102具有用于提供的裝置206、用于接收的裝置200、用于確定的裝置210、用于求取的裝置212以及用于保存的裝置214。所述用于提供的裝置206如在圖2a中所描繪一樣構造用于提供在所述太陽能設備的角度工作范圍內運行所述角度調節單元的控制信號。所述提供過程可以在對校準信號進行響應的情況下進行。所述用于接收的裝置200如在圖2a中一樣構造用于從所述太陽能設備的角度傳感器處接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。所述用于接收的裝置200構造用于為所述用于確定的裝置210提供所述當前的角位置。所述用于確定的裝置210構造用于從所述用于接收的裝置200處接收所述當前的角位置。所述用于確定的裝置210構造用于確定所述角位置與所述活動的部件的在角度工作范圍內的角速度之間的關聯。所述用于確定的裝置210構造用于為所述用于求取的裝置提供所述關聯。所述用于求取的裝置212構造用于從所述用于確定的裝置210處接收所述關聯。所述用于求取的裝置212構造用于在使用所述關聯的情況下求取至少一個速度因數。所述用于求取的裝置212構造用于為所述用于保存的裝置214提供所述至少一個速度因數。所述用于保存的裝置214構造用于從所述用于求取的裝置212處接收所述速度因數。所述用于保存的裝置214構造用于將所述速度因數保存在所述在圖2a中所描繪的存儲器208中。圖2c示出了用于求取按本發明的一種實施例的太陽能設備的活動的部件的角度調節單元的響應延遲的控制儀102的詳細視圖。所述控制儀102適合于用在如在圖I中示出的一樣的太陽能設備中。該控制儀102具有用于提供的裝置206、用于接收的裝置200、用于求取的裝置216以及用于保存的裝置214。所述用于提供的裝置206構造用于提供在所述太陽能設備的角度工作范圍之內運行所述角度調節單元的脈寬調制的控制信號。所述提供過程可以在對校準信號進行響應的情況下進行。所述用于提供的裝置206構造用于為所述用于求取的裝置216提供所述脈寬調制的控制信號。所述用于接收的裝置200如在圖2a和2b中一樣構造用于從所述太陽能設備的角度傳感器處接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。所述用于接收的裝置200構造用于為所述用于求取的裝置216提供所述當前的角位置。所述用于求取的裝置216構造用于從所述用于接收的裝置200處接收所述當前的角位置并且從所述用于提供的裝置200處接收脈寬調制的控制信號。所述用于求取的裝置216構造用于求取所述脈寬調制的控制信號的脈沖持續時間，對于所述脈沖持續時間來說所述角位置的變化大于最小值。所述用于求取的裝置216構造用于為所述用于保存的裝置214提供所求取的脈沖持續時間。所述用于保存的裝置214構造用于從所述用于求取的裝置216處接收所述脈沖持續時間。所述用于保存的裝置214構造用于將所述脈沖持續時間保存在所述存儲器208，其 中所述脈沖持續時間代表著所述響應延遲。圖3按照本發明的一種實施例示出了液壓缸110的在圖I的太陽能導槽106中的可選的布置方式的示意圖。鉸接點在該實施例中布置在所述太陽能導槽106的下方。在這里V形元件300用于將力從所述液壓缸110導入到所述太陽能導槽106中。該V形元件300具有兩條支臂，這兩條支臂在一個端部上分別擁有所述鉸接點之一并且在另一個端部上彼此在旋轉軸中相連接。所述支臂彼此間具有處于10°與170°之間尤其40°與80°之間的角度。所述液壓缸110的基點支承在一個共同的點中。所述太陽能導槽106構造用于將垂直地入射到所述太陽能導槽106中的光線集中在所述焦點區域中。在左邊示出的第一示意圖示出了所述太陽能導槽處于180°的位置中的情況。在所述第一示意圖的右邊，兩張另外的示意圖示出了所述太陽能導槽106處于該太陽能導槽106的角度工作范圍的邊緣上的角位置中的情況。當中的示意圖示出了所述太陽能導槽106處于向東回轉的90°的位置中的情況，右邊的示意圖示出了所述太陽能導槽106處于向西回轉的270°的位置中的情況。圖4按照本發明的一種實施例示出了具有兩個液壓缸110的角度調節單元104的液壓控制管路圖。所述液壓缸Iio可以是在圖I或者圖3中示出的液壓缸。在泵及控制單元400之間的液壓管路中連接了穩壓單元402。所述泵及控制單元400構造用于提供具有工作壓力的液壓流體并且將其提供給所述液壓缸110。所述液壓缸110分別具有第一室和第二室，所述第一室和第二室通過活動的活塞以液密的方式彼此分開。所述穩壓單元402構造用于在沒有向所述室加載工作壓力時將第一及第二室的容積保持恒定，用于禁止所述活塞的運動。在所述泵及控制單元400中，每個缸110各將一個4/3旁通閥裝入到液壓供給系統中。所述旁通閥分別具有一個進口、一個排出口、一個第一出口和一個第二出口以及三個無所定義的中間位置的閥位置。所述旁通閥分別具有一個中間位置、一個第一閥位置和一個第二閥位置。在所述中間位置中，所述進口與兩個出口及所述排出口相連接。由此所述液壓用油可以在不做功的情況下從所述進口流往所述排出口。在所述出口之間不存在著壓差。在所述第一閥位置中，所述進口與所述第一出口相連接并且所述第二出口與所述排出口相連接。在所述第一閥位置中，所述液壓用油可以流入到液壓缸110的第一室中。所述液壓缸110的活塞可以被所述液壓用油從所述第一室朝第二室的方向擠壓。來自所述第二室的液壓用油可以通過所述旁通閥的第二出口來流出。在所述第二閥位置中，所述進口與所述第二出口相連接并且所述第一出口與所述排出口相連接。在所述第二閥位置中，所述液壓用油可以流入到所述液壓缸110的第二室中。所述活塞可以被所述液壓用油從所述第二室朝所述第一室的方向擠壓。來自所述第一室的液壓用油可以通過所述旁通閥的第一出口來流出。所果操縱所述旁通閥，那就同時對其進行操縱。而后各一個缸110的一個室與另一個缸110的室之一處于連接之中并且在彼此相連接的室之間構成平衡。由于所述缸110通過像比如在圖I到3中示出的一樣的太陽能導槽的鉸接點進行了動力學上的聯結，出現所述活塞的經過調整的運動速度。圖5示出了按本發明的一種實施例的兩條閥位置曲線500、502。所述閥位置曲線500,502可以代表著用于如在圖4所描繪的一樣的旁通閥的控制信號。在橫坐標上以度數繪出了像比如在圖I或圖3中示出一樣的太陽能導槽的角度工作范圍。所述角度工作范圍通過角度值來代表。在此270°代表著西邊，180°代表著太陽穿過東經線的中天并且90°代表著東邊。在縱坐標上上下繪出了分配給閥位置曲線500的第一閥的從第一閥位置-I·經過中間位置O到第二閥位置I的閥位置。在所述第一閥的閥位置的上面繪出了分配給所述閥位置曲線502的第二閥的相應的閥位置_1、0、1。將所述閥用于像比如在圖3或圖I中示出的一樣來觸發所述太陽能導槽的液壓缸。如果所述太陽能導槽向東邊270°定向并且運動，那么所述兩個閥就在位置-I中。兩個液壓缸被縮短。如果所述第一缸的鉸接點在具有所述缸的基點和所述太陽能導槽的旋轉點的線條中定向，那么所述第一缸就達到最短的長度。所述最短的長度稱為死點TP并且用與縱坐標平行的虛線來表示。在所述第一缸的死點TP中轉換所述第一閥。將所述第一閥從閥位置-I切換為閥位置I。自現在起，又擴大所述第一缸的長度。進一步縮短所述第二缸，直到所述第二缸的鉸接點在具有所述缸的基點和所述太陽能導槽的旋轉點的線條中定向。在這里，所述第二缸具有其死點TP。所述第二死點TP同樣用與縱坐標平行的虛線來表示。在所述第二死點TP中將所述第二閥從閥位置-I轉換到I。自所述第二死點TP起，又延長所述第二缸。所述死點TP的角度位置取決于所述鉸接點彼此間以及相對于所述太陽能導槽的旋轉點的結構上的設計。第一鉸接點-旋轉點的連線與第二鉸接點-旋轉點的第二連線之間的角度越小，所述死點TP就一起靠得越近。圖6示出了像比如在圖I或圖3中示出一樣的太陽能導槽的示范性的角速度曲線600的圖表。所述角速度曲線按照本發明的一種實施例在校準過程中從角度調節單元的觸發中產生。在橫座標上繪出了所述太陽能導槽的從90°經過180°到270°的角度工作范圍。在縱坐標上則以每秒度數繪出了角速度。所述橫坐標在最小的角速度的數值中與所述縱坐標相交。曲線圖600示出了所述太陽能導槽的在角度工作范圍內的角速度的曲線，該曲線圖在西邊的限制點90°和東邊的限制點270°上分別具有最低的點。該曲線圖600從西邊隨著斜率的上升而朝所述角度工作范圍的中心的方向上升，直至達到所述第一缸的在圖5中示出的第一死點TP。(參見圖5)。在所述第一死點TP上，所述曲線圖600具有其最高的點。在所述第一死點TP的東邊，所述曲線圖600近似于拋物線形地一直下降到180°，而沒有像在西邊的限制點90°處達到最低的數值。在180°處，所述曲線圖600具有相對的低點，該曲線圖600從這個相對的低點重新近似于拋物線形地一直上升到所述第二死點TP0在所述第二死點TP上，角速度小于在所述第一死點TP處的角速度。在所述第一死點TP的東邊，所述曲線圖600隨著斜率的減小而一直下降到所述角度工作范圍的東邊的限制點270°處的最小值。換句話說，圖6示出了具有2個缸的太陽能導槽的角速度的典型的曲線600。按如何設計如在圖3中示出一樣的V形元件的情況，所述曲線600可以顯示出特征或強或弱的曲線。通過扇區段校正值的計算，達到經過平滑處理的曲線602。所述經過平滑處理的曲線602在所述角度工作范圍內具有微小的偏離所述最低點與最高點之間的平均值的偏差。為了根據陽光的狀態來跟蹤太陽能導槽，比在圖6中示出的角速度600低幾個數量級的角速度是必需的。但是，在圖I或圖3中示出的太陽能導槽出于保養缺乏的原因僅僅以在圖6中示出的速度600來運動。因此，以角距進行跟蹤。所述角距借助于天文學上的計算并且在考慮到受地點限制的因數的情況下來求得。對所述角速度曲線進行分析并且將其換算為速度因數，將所述速度因數關于所述太陽能導槽的當前的角位置加以保存。從·預先給定的角距和速度因數中，為每個角距求取用于所述液壓缸的運行持續時間，在此需要所述運行持續時間來使所述太陽能導槽以預先給定的角距為幅度來運動。在所述太陽能導槽已經運動之后，由壓力保持閥將所述液壓缸鎖止預先給定的等候時間。如果等候時間已經過去，則使所述太陽能導槽以另一個角距為幅度進行運動。借助于另一個取決于當前的角位置的速度因數來求取所述運行持續時間。為了在求取速度因數方面產生較小的開銷，可以將所述角度工作范圍劃分為扇區或者扇區段。所述扇區在圖6中通過所述角度工作范圍的部分中的垂直的虛線勾畫出來。在每個扇區段的內部，對所測量的角速度求平均值。借助于所述平均值可以使所述太陽能導槽以必要的精度來跟蹤陽光的狀態。所述扇區段的尺寸可以根據所述扇區段內部的曲線圖600的陡度來變化。比如可以預先給定兩個相鄰的平均值之間的平均值的最大的躍變大小(SprunggroBe)。角速度的測量可以在扇區段節段中進行。這里使所述太陽能導槽在整個角度工作范圍內移動(從東向西)。在移動過程中，在單個的扇區段中測量角速度。這些角速度后來為了精確地跟蹤所述太陽能導槽而算入到陽光的焦點中，用于充分地對非線性進行平滑處理。圖7按照本發明的一種實施例示出了脈寬調制的控制信號700的圖表。所述脈寬調制的控制信號700比如可以由按圖2c的控制儀來提供。在橫坐標上繪出了時間t，在縱坐標上上下繪出了太陽能設備的活動的部件的角度變化X和所述控制信號700的兩種狀態O和I。所述控制信號700具有隨時間t上升的脈沖持續時間。在該實施例中，脈沖持續時間的上升是恒定的。所述增加也可以非線性地進行，比如累加地或者累減地進行。在所述控制信號700的下方繪出了角度變化X的曲線702。對于很短的脈沖持續時間來說，由此觸發的由旁通閥、管路、液壓缸和活動的部件構成的系統可能沒有顯示出或者顯示出不能測量的針對控制信號的角度變化X。隨著上升的脈沖持續時間，所述系統可能顯示出最小的反應，但是該最小的反應可能低于測量誤差之下。只有在脈沖的過程中超過最小的角度變化Xmin時才確定脈沖的脈沖持續時間并且將其作為無效時間Ttl或者響應延遲Ttl加以保存。可以將所述太陽能設備的運行持續時間延長所求取的無效時間Ttl,以便還能夠更為精確地達到預先給定的角距。所述脈寬調制的控制信號700也可以具有一定數目的彼此先后相隨的脈沖，這些脈沖則具有相同的脈沖持續時間。由此可以緊接在多個相同的脈沖之后來測量所述角度變化X。所述關于單個的脈沖的角度變化可以通過除以脈沖的數目這種方式來求得。由此可以更為精確地確定所述無效時間Ttl并且防止太長的用于對所述活動的部件進行調節的運行持續時間。所述響應延遲(無效時間)Ttl可以在所述活動的部件的不同的角位置中來檢測。所述太陽能設備可以具有非對稱的軸承負荷，所述非對稱的軸承負荷則會使對于運動來說必要的力變化。同樣分配閥或者旁通閥可以在不同的觸發中具有不同的響應延遲。這樣的不等地在所述角度工作范圍內分布的因數可以影響著所述響應延遲Tc^通過在多個點上測量所述無效時間Ttl這種方式可以檢測這樣的因數的影響并且在求取所述角度調節單元的運行持續時間方面對所述因數進行補償。換句話說，圖7示出了在測量反應時間方面的過程。通過自動的校準過程，來反復地測量整個系統的有效的反應時間。為此用較小的脈沖持續時間td和脈沖間隔h來η次觸發所述分配閥并且隨后測量經過的角度。而后將所述脈沖持續時間提高了 ^并且再一 次地X次觸發所述分配閥(觸發持續時間tp+n*td)。一旦經過的角度大于等于預先給定的最小角度，那就將這個時間值理解為用于整個系統的無效時間T。。圖8示出了用于對按本發明的一種實施例的太陽能設備的角度調節單元進行觸發的方法800的流程圖。該方法800比如可以在所述在圖2a中所描繪的控制儀中執行。為了用所述角度調節單元在所述太陽能設備的角度工作范圍之內以預先給定的角距為幅度來調節所述太陽能設備的活動的部件，所述方法800具有接收的步驟802、確定的步驟804、求取的步驟806以及提供的步驟808。在所述接收的步驟802中，從所述太陽能設備的活動的部件與固定的部件之間的角度傳感器處接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。在所述確定的步驟804中，借助于所述角位置與所述角度工作范圍內的角速度之間的保存在能夠讀出的存儲器中的以前求得的關聯來求取速度因數。在所述求取的步驟806中求取用于所述角度調節單元的運行持續時間，用于使所述活動的部件以所述角距為幅度進行運動。在使用所述速度因數和預先給定的角距的情況下來求取所述運行持續時間。在所述提供的步驟中，提供用于運行所述角度調節單元的控制信號。在使用所求取的運行持續時間的情況下來提供所述控制信號。為了還能夠更為精確地求取所述運行持續時間，可以在所述求取的步驟中考慮到所述太陽能設備的響應延遲。由此用放棄借助于陽光傳感器來實現的閉合環路的可選方案來獲得跟蹤精度的提高。具體來講，僅僅用天文學上的計算和所測量的數據來精確地調節朝向太陽的焦點。圖9示出了按本發明的一種實施例的用于求取速度因數的方法900的流程圖。所述方法900比如可以在像在圖2b中示出一樣的控制儀中來執行。所述速度因數適合于影響太陽能設備的活動的部件的角度調節單元的運行持續時間。所述方法900具有提供的步驟808、接收的步驟802、確定的步驟902、求取的步驟904以及保存的步驟906。在所述提供的步驟808中提供用于在所述太陽能設備的角度工作范圍內來運行所述角度調節單元的控制信號。在此所述太陽能設備可以以最大的角速度充分利用完整的白天時間(Tagesdurchlauf)。在所述接收的步驟802中，接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。所述接收過程可以在整個角度工作范圍內進行。在所述確定的步驟902中確定所述角位置與所述活動的部件的在角度工作范圍內的角速度之間的關聯。在所述求取的步驟904中，在使用所述關聯的情況下來求取所述角度調節單元的速度因數。在所述保存的步驟906中將所述速度因數保存在能夠讀出的存儲器中，用于比如用在接下來的如在圖8中所描述一樣的用于觸發的方法中。圖10示出了按本發明的一種實施例的用于求取響應延遲或者無效時間的方法1000的流程圖。該方法1000比如可以在所述在圖2c中示出的控制儀中執行。所述響應延遲在操縱角度調節單元時延緩了太陽能設備的活動的部件的運動。所述方法1000具有提供的步驟808、接收的步驟802、求取的步驟1002以及保存的步驟906。在所述提供的步驟808中，提供用于在所述太陽能設備的角度工作范圍之內運行所述角度調節單元的脈寬調制的控制信號。在所述接收的步驟802中接收所述太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。在所述求取的步驟1002中求取所述脈寬調制的控制信號的脈沖持續時間，對于所述脈沖持續時間來說角位置的變化大于最小值。在所述保存的步驟906中將所述脈沖持續時間保存在能夠讀出的存儲器中，其中所述脈沖持續時間代表著所述響應延遲。圖11示出了按本發明的一種實施例的用于進行校準的方法1100的流程圖。在所述方法1100中對太陽能設備的活動的部件的角度調節單元進行校準。該方法將用于求取速度因數的方法900和用于求取響應延遲的方法1000組合起來。此外，所述用于進行校準的方法可以將用于對太陽能設備的角度調節單元進行觸發的方法800集成在試運行中。關于用于太陽能導槽的用于改進定位精度的自動化的校準功能，在用于求取速度因數的方法900中按照這里所介紹的方案求取用于對所述角度調節單元的運行持續時間產生影響的速度因數。在所述用于求取響應延遲的方法1000中，按照這里所介紹的方案來求取所述角度調節單元的響應延遲。在所述用于觸發角度調節單元的方法800中，按照這里所介紹的方案可以用所述角度調節單元在所述太陽能設備的角度工作范圍之內以至少一個預先給定的角距為幅度來調節所述太陽能設備的活動的部件，用于對所述太陽能設備的校準進行測試。在此為求取運行時間而使用所述速度因數及響應延遲。通過純粹地使用數字技術及可能的軟件技術上的實施方案的自動化的校準過程1100，來實現高精確的跟蹤，從而能夠放棄額外的太陽能傳感裝置。每條單個的槽通過自動化的算法來測量。(液壓缸上面的液壓閥的)整個系統的惰性的測量就屬于此。此外，將所述槽劃分為扇區段，為所述扇區段個別地測量并且保存角速度。在后來的定位中計算所述角速度。這里所介紹的方案使得太陽能傳感裝置的易受干擾的使用成為多余。由此可以在安裝、保養、開始運轉、故障查找以及尤 其成本方面節省開銷。所示出的實施例僅僅示范性地選出并且可以彼此相組合。附圖標記列表 100 太陽能設備 102 控制儀
104 角度調節單元 106 活動的部件 108 焦點 110 執行器 112 角度傳感器 200 用于接收的裝置202用于確定的裝置
204用于求取的裝置
206用于提供的裝置
208存儲器
210用于確定的裝置
212用于求取的裝置
214用于保存的裝置
216用于求取的裝置
300V形元件
400供給裝置
402壓力保持閥
500控制信號
502控制信號
TP死點
600角速度曲線
602經過平滑處理的曲線
700脈寬調制的控制信號
702角度變化
T0延遲時間
Xmin最小角
800用于觸發角度調節單元的方法
802接收
804確定
806求取
808提供
900用于求取響應延遲的方法
902確定
904求取
906保存
1000用于求取響應延遲的方法
1002求取
1100用于校準角度調節單元的方法
權利要求
1.用于觸發太陽能設備(100)的角度調節單元(104)的方法(800)，用于用所述角度調節單元(104)在所述太陽能設備(100)的角度工作范圍之內以預先給定的角距為幅度來調節所述太陽能設備(100)的活動的部件(106);其中所述方法(800)包括以下步驟 接收(802)所述太陽能設備(100)的活動的部件(106)的當前的角位置； 根據所述角位置與所述角度工作范圍內的角速度之間的保存在存儲器(208)中的以前求取的關聯(600)來確定(804)速度因數； 在使用所述速度因數與所述預先給定的角距的情況下求取(806)用于所述角度調節單元(104)的運行持續時間，用于使所述活動的部件(106)以所述角距為幅度來運動；并且 在使用所求取的運行持續時間的情況下提供(808)用于運行所述角度調節單元(104)的控制信號。
2.按權利要求I所述的方法(800)，其中在所述求取(806)的步驟中此外在使用所述角度調節單元(104)的保存在能夠讀出的存儲器(208)中的響應延遲(Ttl)的情況下求取所述運行持續時間。
3.按權利要求2所述的方法(800)，其中在所述存儲器(208)中為所述角度工作范圍的扇區保存了響應延遲(Ttl),并且在所述求取(806)的步驟中在使用所述響應延遲(Ttl)的情況下求取所述扇區中的運行持續時間。
4.按前述權利要求中任一項所述的方法(800)，其中在所述確定(804)的步驟中在所述存儲器(208 )中保存了表格，該表格代表著所述關聯(600 )，其中在所述表格中相應地為所述角度工作范圍的扇區保存了速度因數，其中所述速度因數代表著所述扇區中的角速度曲線(600)的平均值。
5.按前述權利要求中任一項所述的方法(800)，具有在預先給定的時間間隔里將所述角度調節單元(104)鎖止的步驟，其中在所述提供(808)的步驟中在對所述預先給定的時間間隔的到期進行響應的情況下提供所述控制信號。
6.用于求取用于對太陽能設備(100)的活動的部件(106)的角度調節單元(104)的運行持續時間產生影響的速度因數的方法(900)，該方法具有以下步驟 提供(808)用于在所述太陽能設備(100)的角度工作范圍內運行所述角度調節單元(104)的控制信號(500、502)； 接收(802)所述太陽能設備(100)的活動的部件(106)的當前的角位置； 確定(902)所述當前的角位置與所述活動的部件(106)的在角度工作范圍內的角速度之間的關聯(600)； 在使用所述關聯(600)的情況下求取(904)所述角度調節單元(104)的速度因數；并且 將所述速度因數保存(906)在存儲器(208)中。
7.按權利要求6所述的方法(900)，其中將所述角度工作范圍劃分為至少兩個扇區，在所述求取(904)的步驟中為所述角位置的扇區之一各求取一個速度因數，并且在所述保存(906)的步驟中將至少兩個速度因數保存在存儲器中的表格中。
8.按權利要求7所述的方法(900)，其中所述扇區的大小取決于角速度曲線(600)的陡度。
9.用于求取太陽能設備(100)的活動的部件(106)的角度調節單元(104)的響應延遲(T0)的方法(1000)，其中該方法(1000)具有以下步驟提供(808)用于在所述太陽能設備(100)的角度工作范圍之內運行所述角度調節單元(104)的脈寬調制的控制信號(700)； 接收(802)所述太陽能設備(100)的活動的部件(106)的當前的角位置(702)； 求取(1002)所述脈寬調制的控制信號(700)的脈沖持續時間，對于該脈沖持續時間來說所述角位置(702)的變化(X)大于最小值(Xmin);并且 將所述脈沖持續時間保存(906)在存儲器(208)中，其中所述脈沖持續時間代表著所述響應延遲(T。)。
10.用于對太陽能設備(100)的活動的部件(106)的角度調節單元(104)進行校準的方法(1100)，具有以下組成部分 按權利要求6到8中任一項所述的用于求取用于對所述角度調節單元(104)的運行持續時間產生影響的速度因數的方法(900);以及 按權利要求9到10中任一項所述的用于求取所述角度調節單元(104)的響應延遲(Ttl)的方法(1000)。
11.按權利要求10所述的方法(1100)，具有借助于按權利要求I到5中任一項所述的用于觸發所述角度調節單元(104)的方法(800)進行的隨后的試運行。
12.按前述權利要求中任一項所述的方法(800；900 ;1000)，其中在所述提供(808)的步驟中將所述控制信號設計用于觸發第一閥和第二閥，其中如果所述角度調節單元(104)超過第一死點則轉換所述第一閥，并且如果所述角度調節單元(104)超過第二死點則轉換所述第二閥。
13.具有程序代碼的計算機-程序產品，所述程序代碼用于在所述程序在裝置上執行時來實施按權利要求I到12中任一項所述的方法。
14.用于太陽能設備(100)的控制儀(102)，該控制儀構造用于實施至少一種按權利要求I到12中任一項所述的方法(800 ；900 ；1000 ；1100)的步驟。
全文摘要
本發明涉及用于控制太陽能設備的角度調節單元的方法和控制儀。為的是用角度調節單元在所述太陽能設備的角度工作范圍之內以預先給定的角距為幅度來調節太陽能設備的活動的部件。該方法具有接收的步驟、確定的步驟、求取的步驟和提供的步驟。在接收的步驟中接收太陽能設備的活動的部件的當前的角位置。在確定的步驟中根據角位置與角度工作范圍內的角速度間的保存在能讀出的存儲器中的以前求取的關聯來確定速度因數。在求取的步驟中在使用速度因數與預先給定的角距的情況下求取用于角度調節單元的運行持續時間，以便使活動的部件以角距為幅度來運動。在提供的步驟中在使用所求取的運行持續時間的情況下提供用于運行角度調節單元的控制信號。
文檔編號G05D3/12GK102915042SQ20121027008
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月1日 優先權日2011年8月2日
發明者R.休布納, G.格曼恩 申請人:羅伯特·博世有限公司