高效聚光光伏太阳追踪装置和方法.pdf

提供了一种高效聚光光伏太阳追踪装置和方法，更具体地说，提供了一种聚光光伏太阳追踪装置和方法，其通过使用菲涅耳透镜会聚太阳光并且基于所会聚的太阳光照射在光电二极管上时形成的焦点信息来移动太阳板，由此使会聚效率最大化。

1、  一种聚光光伏太阳追踪装置，该装置包括：
太阳板，其用于会聚太阳光；
太阳追踪传感器，其由四区域光电二极管形成，用于使用菲涅耳透镜来会聚照射到所述太阳板上的太阳光，并且在照射了所述菲涅耳透镜的焦点时检测该焦点；
至少两个太阳光检测器，其包含在所述太阳板的不同侧上并且检测所述太阳光；以及
控制装置，其包括：
第一控制单元，其用于基于在所述太阳光检测器中检测到的太阳光的亮度程度来控制所述太阳板的轨道和高度，和
第二控制单元，其用于基于在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息来控制所述太阳板的轨道和高度。

2、  根据权利要求1所述的装置，其中所述太阳追踪传感器包括：
菲涅耳透镜，其用于会聚太阳光；
第一印刷电路基板，其具有用于在照射了所会聚的太阳光并且形成了所述菲涅耳透镜的焦点时检测所述焦点的所述四区域光电二极管；和
太阳光损失防止装置，其用于支持所述菲涅耳透镜和所述第一印刷电路基板之间的间隔并防止所会聚的太阳光的损失。

3、  根据权利要求2所述的装置，该装置还包括：
第二印刷电路基板，其连接到所述第一印刷电路基板的下部并且具有接收在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息的所述第二控制单元。

4、  根据权利要求3所述的装置，其中，所述太阳追踪传感器的外部由隔热板形成。

5、  根据权利要求1和2中任何一项所述的装置，其中，所述四区域光电二极管被划分成2×2阵列。

6、  根据权利要求2所述的装置，其中，所述太阳光损失防止装置由透镜形成。

7、  一种聚光光伏太阳追踪方法，该方法包括以下步骤：
通过用于检测太阳光的至少两个太阳光检测器来主要地追踪太阳光，所述太阳光检测器被形成在用于会聚太阳光的太阳板的不同轴上；
基于所检测到的太阳光的亮度程度来主要地控制所述太阳板的轨道和高度；
通过太阳追踪传感器来辅助地追踪太阳光，所述太阳追踪传感器用于利用菲涅耳透镜会聚照射到所述太阳板上的太阳光，并且包括用于在照射了所述菲涅耳透镜的焦点时检测该焦点的四区域光电二极管；以及
基于在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息来辅助地控制所述太阳板的轨道和高度。

8、  根据权利要求7所述的方法，其中所述的通过太阳追踪传感器来辅助地追踪太阳光的步骤包括以下步骤：
通过所述菲涅耳透镜会聚所述太阳光；
通过照射所会聚的太阳光，在所述四区域光电二极管上形成所述菲涅耳透镜的焦点；以及
通过所述四区域光电二极管检测所述菲涅耳透镜的焦点。

9、  根据权利要求8所述的方法，其中所述太阳追踪传感器包括：
用于会聚太阳光的所述菲涅耳透镜；
第一印刷电路基板，其具有用于在照射了所会聚的太阳光并且形成了所述菲涅耳透镜的焦点时检测所述焦点的所述四区域光电二极管；以及
太阳光损失防止装置，其用于支持所述菲涅耳透镜和所述第一印刷电路基板之间的间隔并且防止所会聚的太阳光的损失。

10、  根据权利要求9所述的方法，该方法进一步包括：
第二印刷电路基板，其连接到所述第一印刷电路基板的下部并且具有接收在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息的所述第二控制单元。

11、  根据权利要求10所述的方法，其中所述太阳追踪传感器的外部由隔热板形成。

12、  根据权利要求9和10中任何一项所述的方法，其中所述四区域光电二极管被划分成2×2阵列。

13、  根据权利要求9所述的方法，其中所述太阳光损失防止装置由透镜形成。

高效聚光光伏太阳追踪装置和方法
技术领域
本发明涉及高效聚光光伏太阳追踪装置和方法，更具体地说，涉及这样一种聚光光伏太阳追踪装置和方法，其通过使用菲涅耳透镜会聚太阳光并基于所会聚的太阳光照射到光电二极管上时形成的焦点信息来移动太阳板，由此使会聚效率最大化。
背景技术
总的说来，太阳光发电是将太阳光转换成电能的技术。该技术采用了利用太阳能电池而在照射光时通过光电效应产生光伏电压的发电方法。其系统通常包括具有太阳能电池、蓄电池和电力转换装置的模块。另外，太阳能电池包括利用金属和半导体之间的接触的硒光电池、亚硫酸铜光电池以及利用半导体p-n结的硅光电池。
同时，太阳光发电的优点在于它是有着清洁且无限能源的独立电能发电，并且它易于维护系统而不需要人力。然而，尽管与利用化石燃料(例如，煤和石油)的发电方法相比，太阳光发电的效率并不低，但是根据太阳的照射，电力产生会出现较大的变化。
因此，作为解决上述问题的一种方法，提出了一种便携太阳光发电装置(而不是固定的太阳能电池)，其根据太阳轨道的变化来移动太阳板以使会聚效率最大化。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种聚光光伏太阳追踪装置，其在通过检测太阳光而与太阳光相应地控制太阳板的状态下，使用菲涅耳透镜和四区域光电二极管对太阳板的轨道和高度执行精细的控制，从而追踪太阳。
为了实现本发明的一个目的，本发明提供了一种聚光光伏太阳追踪装置，其包括：太阳板，其用于会聚太阳光；太阳追踪传感器，其由四区域光电二极管形成，用于使用菲涅耳透镜会聚照射到太阳板的太阳光，并且在照射了所述菲涅耳透镜的焦点时检测该焦点；至少两个太阳光检测器，其包含在所述太阳板的不同侧上并且检测所述太阳光；以及控制装置，其包括：第一控制单元，其用于基于在所述太阳光检测器中检测到的太阳光的亮度程度来控制所述太阳板的轨道和高度，和第二控制单元，其用于基于在所述4区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息来控制所述太阳板的轨道和高度。
所述太阳追踪传感器包括：菲涅耳透镜，其用于会聚太阳光；第一印刷电路基板，其具有用于在照射了所会聚的太阳光并且形成了所述菲涅耳透镜的焦点时检测该焦点的所述四区域光电二极管；和太阳光损失防止装置，其用于支持所述菲涅耳透镜和所述第一印刷电路衬底之间的间隔并防止所会聚的太阳光的损失。
所述装置进一步包括：第二印刷电路基板，其连接到所述第一印刷电路基板的下部，并且具有接收在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息的所述第二控制单元。
所述太阳追踪传感器的外部可以由隔热板形成。
所述四区域光电二极管可以被划分成2×2阵列。
所述太阳光损失防止装置可以由透镜形成。
为了实现本发明的另一个目的，本发明提供了一种聚光光伏太阳追踪方法，该方法包括以下步骤：通过用于检测太阳光的至少两个太阳光检测器追踪太阳光，所述太阳光检测器被形成在用于会聚太阳光的太阳板的不同轴上；基于所检测到的太阳光的亮度程度来主要地控制所述太阳板的轨道和高度；通过太阳追踪传感器来追踪太阳光，所述太阳追踪传感器用于利用菲涅耳透镜会聚照射到所述太阳板上的太阳光，并且包括用于在照射了所述菲涅耳透镜的焦点时检测该焦点的四区域光电二极管；以及基于在所述四区域光电二极管上形成的菲涅耳透镜的焦点信息来辅助地控制所述太阳板的轨道和高度。
所述的通过太阳光追踪传感器来辅助地追踪太阳光的步骤包括以下步骤：通过所述菲涅耳透镜会聚太阳光；通过照射所会聚的太阳光，在四区域光电二极管上形成所述菲涅耳透镜的焦点；并且通过所述四区域光电二极管检测所述菲涅耳透镜的焦点。
附图说明
图1为示出了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的示意外观的立体图。
图2A为示出了根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的剖面图。
图2B为示出了根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的正视图。
图3A为示出了应用于本发明的太阳光检测器的正视图。
图3B为沿着图3A中的AA方向所取的剖面图。
图4为图1的侧视图。
图5为示出了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的电气框图。
图6为描述了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的追踪方法的流程图。
图7为描述了利用根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的太阳追踪步骤的流程图。
[主要元件的详细描述]
100：聚光光伏太阳追踪装置
110：太阳板
120：太阳板支架
130：旋转轴
140：旋转轴驱动装置
141：轨道追踪电机
150：角度控制杆
160：角度控制杆驱动装置
161：高度追踪电机
170：支架盒
180：连接杆
200：太阳追踪传感器
210：菲涅耳透镜
220：四区域光电二极管
230：第一印刷电路基板
240：太阳光损失防止装置
250：第二印刷电路基板
260：隔热板
300：太阳光检测器
310：盒体
320：传感器模块
330：电缆
400：太阳光检测模块
410：第一检测单元
420：第二检测单元
421：主追踪传感器
425：辅追踪传感器
430：数据通信模块
440：数据存储器
450：电机驱动模块
460：控制装置
470：太阳光发电模块
480：中央控制单元
具体实施方式
在下文中参考附图详细描述本发明的聚光光伏太阳追踪装置和方法。为了向本领域技术人员充分传达本发明的概念，提供下面介绍的附图作为示例。因此，本发明不限于下面介绍的附图并且可以指定为其它形式。另外，在整个说明书中，相同的标号表示相同的构成要素。
除非另有定义，此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有按照本领域普通技术人员共同理解的相同含义。在以下描述和附图中省略对已知功能和方法的可能会使本发明的要点变得模糊的详细描述。
图1为示出了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的示意性外观的立体图。图2A为示出了根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的剖面图。图2B为示出了根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的正视图。图3A示出了应用于本发明的太阳光检测器的正视图。图3B为沿着图3A中AA方向所取的剖面视图。图4为图1的侧视图。图5示出了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的电气框图。图6为描述了根据本发明一个实施方式的聚光光伏太阳追踪装置的追踪方法的流程图。图7为描述了利用根据本发明一个实施方式的太阳追踪传感器的太阳追踪步骤的流程图。
首先，在下文中参照图1描述本发明的聚光光伏太阳追踪装置。
如图1所示，本发明的聚光光伏太阳追踪装置包括：用于会聚太阳光的太阳板110；太阳追踪传感器200，其由四区域光电二极管220组成，用于利用菲涅耳透镜210会聚照射到太阳板110上的太阳光，并且在照射了菲涅耳透镜210的焦点时检测该焦点；至少两个太阳光检测器300，其包含在太阳板110的不同侧上并且检测太阳光；以及控制模块460，其包括：基于太阳光检测器300中检测到的太阳光亮度程度控制太阳板110的轨道和高度的第一控制单元461，以及基于在四区域光电二极管220上形成的菲涅耳透镜210的焦点信息控制太阳板110的轨道和高度的第二控制单元462。
参照图2描述根据本发明的太阳追踪传感器200。如图2A和2B所示，太阳追踪传感器200包括：用于会聚太阳光的菲涅耳透镜210；具有用于在照射了所会聚的太阳光并且形成了菲涅耳透镜210的焦点时检测该焦点的四区域光电二极管220的第一印刷电路基板230；以及用于支持菲涅耳透镜210和第一印刷电路基板230之间的间隔并防止会聚太阳光的损失的太阳光损失防止装置240。
太阳追踪传感器200可以进一步包括第二印刷电路基板250，其连接到第一印刷电路基板230的下部，并且具有接收在四区域光电二极管220上形成的菲涅耳透镜210的焦点信息的第二控制单元462。
进一步包括第二印刷电路基板250的太阳追踪传感器200的外部由隔热板260形成以便使会聚太阳光时产生的热所造成的损害最小。同时，四区域光电二极管220分成2×2阵列并且太阳光损失防止模块240由透镜形成。
参照图3描述应用于本发明的太阳光检测器300。2007年6月5日登记的题目为“a sunlight sensor，an apparatus and method for condensingsunlight using the sunlight sensor”的韩国专利NO.10-0727283公开了太阳光检测器300。将对其进行详细描述以易于理解。
如图3A和3B所示，根据本发明的太阳光检测器300包括用于检测太阳光的传感器模块320；具有内置的传感器模块320的盒体310；以及对传感器模块320供电或输出传感器模块320中检测到的对应于亮度程度的检测信号的电缆330。
传感器模块的光传感器321包括光晕传感器321a、右光传感器321c和左光传感器321b。即，当各光传感器321a、321b和321c安装到传感器安装垫323的各侧以使光传感器321a、321b和321c具有不同的方向时，根据太阳的位置检测到不同的亮度程度。例如，当太阳处于与右光传感器321c相对的方向时，太阳会处于其它两个光传感器321a和321b的背后。因此，右光传感器321c检测到最大的亮度程度。
在下文参考图4描述根据本发明的聚光光伏太阳追踪装置的详细配置。
如图4所示，本发明的聚光光伏太阳追踪装置100包括用于会聚太阳光的太阳板110和太阳板支架120；用于控制太阳板支架120的方向，也就是使太阳板支架120旋转的旋转轴130，以及旋转轴驱动装置140；控制太阳板支架120和地之间角度的角度控制杆150，以及角度控制杆驱动装置160；太阳光检测器300，其支持旋转轴130和旋转轴驱动装置140并且连接到太阳板支架120的顶面上适当的位置；以及支架盒170，其包括用于根据由太阳追踪传感器200输入的检测信号控制角度控制杆驱动装置160和旋转轴驱动装置140的驱动的内置电子装置，并且包括用于提供太阳追踪传感器、太阳光检测器300、太阳追踪传感器200、角度控制杆驱动装置160和旋转轴驱动装置140的驱动电力的内置电子装置。
尽管未示出，显然在太阳追踪传感器200、太阳光检测器300、角度控制杆驱动装置160和旋转轴驱动装置140与内建在支架盒170中的电子装置和电源之间连接有电缆。
在上述结构中，太阳板支架120在其背面形成连接板121并且通过连接杆180与旋转轴130连接。
旋转轴驱动装置140包括用于使旋转轴130旋转的旋转轴齿轮143和用于驱动旋转轴齿轮142的轨道追踪电机141。围绕旋转轴130的下端形成的齿轮131与旋转轴齿轮142相啮合。在旋转轴130的一侧上形成用于支持角度控制杆驱动装置160和角度控制杆150的支架120。
角度控制杆150包括用于驱动角度控制杆150升降的角度控制杆齿轮162和用于驱动角度控制杆传动装置162的高度追踪电机161。具体地，角度控制杆150可以由螺旋千斤顶形成。轨道追踪电机141和高度追踪电机161可以实现为普通直流(DC)电机或者液压电机。
如图1所示，参考图3描述的用于本发明的两个太阳光检测器300按照其用途安装在太阳板支架120的顶面上。安装在顶面端部的太阳光检测器300为用于检测太阳轨道的太阳轨道检测器300a。安装在顶面中部的太阳光检测器300为用于检测太阳高度的太阳高度检测器300b。具体地，太阳轨道检测器300a和太阳高度检测器300b固定在太阳板支架120上，使得太阳板110处于光晕传感器321a的背面。
将参考图5描述示出了上述聚光光伏太阳追踪装置的电气框图的结构。
如图5所示，根据本发明的聚光光伏太阳追踪装置100的电气结构包括：太阳光检测模块400，用于检测太阳亮度程度并输出包含相应的轨道和高度信号的检测信号；电机驱动模块450，用于驱动轨道追踪电机141和高度追踪电机161；数据通讯模块430，用于基于在太阳光检测模块400中检测到的亮度程度，发送包含关于轨道追踪电机141和高度追踪电机161的旋转方向和程度的数据的检测信号；数据存储器440，用于存储由数据通讯模块430发送来的数据；控制模块460，用于根据从太阳光检测模块400输入的检测信号控制电机驱动模块450；和太阳光发电模块470，用于向控制模块460、太阳光检测模块400、电机驱动模块450、数据通讯模块430和数据存储器440提供电力。
太阳光检测模块400包括第一检测单元410、第二检测单元420、风速传感器427、温度传感器428和自动电源切断装置429。第一检测单元410包括用于检测太阳轨道并生成包含轨道信息的轨道信号的轨道检测器411、和用于检测太阳高度并生成包含高度信息的高度信号的高度检测器412。
第二检测单元420包括用于主要地追踪太阳光的主追踪传感器421和用于辅助地追踪太阳光的辅追踪传感器425。主追踪传感器421包括用于通过太阳光检测器300检测太阳轨道角并且生成包含轨道角信息的轨道角信号的轨道角检测器422，和用于检测太阳高度角并生成包含高度角信息的高度角信号的高度角检测器423。辅追踪传感器425包括太阳光焦点检测器426，其用于通过太阳追踪传感器200生成包含太阳光焦点信息的焦点信号。
第一检测单元410和第二检测单元420的主追踪传感器421是指多个聚光光伏太阳追踪装置100的太阳板支架120中包含的各太阳轨道检测器300a和太阳高度检测器300b。第二检测单元420的辅追踪传感器425是指多个聚光光伏太阳追踪装置100的太阳板支架120中包含的各太阳追踪传感器200。
同时，主追踪传感器421通过控制第一控制单元461而导致太阳光在菲涅耳透镜210上的直接垂直照射(DNI：Direct Normal Insolation)。辅追踪传感器425通过控制第二控制单元462，将由主追踪传感器421导致的太阳光DNI移至四区域光电二极管220的中点。
同时，风速传感器427和温度传感器428测量作为安装聚光光伏太阳追踪装置100的环境因素的风速和温度。当由风速传感器427和温度传感器428测量的风速测量值和温度测量值达到可能会显著影响聚光光伏太阳追踪装置100的设定值时，自动电源切断装置429自动地切断聚光光伏太阳追踪装置100的电源。
控制模块460通过数据通讯模块430连接至中央控制单元480。中央控制单元监视并控制各太阳光检测器300a和300b以控制多个太阳光会聚装置100。控制模块460包括第一控制单元461和第二控制单元462，该第一控制单元461用于根据由太阳光检测器300检测的太阳光的亮度程度来控制太阳板110的轨道和高度，而该第二控制单元462用于基于通过太阳追踪传感器200检测到的在四区域光电二极管220上形成的菲涅耳透镜210的焦点信息来控制太阳板110的轨道和高度。
中央控制单元480包括中央计算机485，其用于存储与季节相应的太阳轨迹和太阳高度值，比较各检测信号，追踪发生错误的太阳光检测器300或太阳追踪传感器200，并输出补偿信号。电机驱动模块450包括用于驱动轨道追踪电机141的轨道追踪电机驱动单元451和用于驱动高度追踪电机161的高度追踪电机驱动单元452。
数据通讯模块430向轨道追踪电机141、高度追踪电机161以及中央控制单元480发送检测信号。太阳光发电模块470包括用于会聚太阳光的会聚单元471、用于将会聚单元471中会聚的光能转换成电能的存储器472，以及用于对存储器472中的电能进行电力转换的电力转换单元473。
该检测信号可包括关于轨道追踪电机141和高度追踪电机161的与太阳光亮度程度相应的旋转方向和旋转程度的数据。另外，补偿信号包括轨道追踪电机141和高度追踪电机161的旋转方向和旋转程度的数据(具有各检测信号的平均值)。
参照图6描述根据上述结构的本发明的聚光光伏太阳能追踪方法。
如图6所示，该聚光光伏太阳能追踪方法包括以下步骤：通过用于检测太阳光的至少两个太阳光检测器300追踪太阳光，该至少两个太阳光检测器300形成在用于会聚太阳光的太阳板110的不同轴上；基于检测到的太阳光的亮度程度控制太阳板110的轨道和高度；通过太阳追踪传感器200追踪太阳光，太阳追踪传感器200使用菲涅耳透镜210会聚照射到太阳板110上的太阳光，并且包括在照射了菲涅耳透镜210的焦点时检测该焦点的四区域光电二极管220；以及基于在该四区域光电二极管220上形成的菲涅耳透镜210的焦点信息，控制太阳板110的轨道和高度。
在描述上述结构的聚光光伏太阳追踪方法之前，如下说明利用太阳光检测器300追踪太阳光的原理。
当太阳轨道检测器300a的光晕传感器321a中检测到的亮度程度大于其它两个光传感器321b和321c中检测到的亮度程度时，即，当太阳处于太阳板110的背面时，旋转轴130以预定角度旋转，例如，180°。另一方面，当太阳轨道检测器300a的左光传感器321b中检测到的亮度程度小于右光传感器321c中检测到的亮度程度时，旋转轴130以预定的角度(即，使得太阳与传感器安装垫323中右光传感器321c和左光传感器321b所安装在的两个侧面的夹角相对的角度)旋转。旋转方向为逆时针方向。
已知的事实是，当入射角为90°时，检测到的亮度程度具有最大值。当太阳高度检测器300b的各光传感器321a、321b和321c中检测到的亮度程度之间的差异在预定范围之外时，控制角度控制杆150的高度以使各个光传感器321a、321b和321c中检测到的亮度程度之间的差异能够处于预定范围之内。例如，当光晕传感器321a中检测到的亮度程度小于其它两个光传感器321b和321c中检测到的亮度程度时，通过角度控制杆驱动装置160使角度控制杆150下降。
上面提到的太阳高度检测器300b可以用于把入射角维持在90°，但不限于此。例如，根据上述太阳高度检测器300b，在传感器安装垫323的各侧上安装的光传感器检测太阳的高度，但是也可以通过改变该结构，通过在传感器安装垫323的顶面上安装一个光传感器来检测太阳高度。另外，可以在没有太阳高度检测器300b的情况下使用太阳轨道检测器300a。在控制旋转轴130以使右光传感器321c中检测到的亮度程度与左光传感器321b中检测到的亮度程度一致之后，可控制角度控制杆150的高度，以使各个光传感器321a、321b和321c中检测到的亮度程度彼此一致。
基于上述原理，接下来将要描述：通过至少两个太阳光检测器300追踪太阳光的主要步骤S100，该太阳光检测器300安装在用于会聚太阳光的太阳板110的不同侧上，用于检测太阳光；以及根据太阳光检测器300中检测到的太阳光的亮度程度，控制太阳板110的轨道和高度的主要步骤S200。
通过数据通讯模块430向数据存储器440发送太阳光检测器300中生成的各检测信号并储存起来。
控制模块460的第一控制单元461从第一检测单元410和主追踪传感器421接收检测信号并且同时监视第一检测单元410和主追踪传感器。
另外，第一控制单元461分析存储在数据存储器440中的检测信号并且控制用于驱动轨道追踪电机141的轨道追踪电机驱动单元451以及用于驱动高度追踪电机161的高度追踪电机驱动单元452。第一控制单元461可以通过控制主追踪传感器421而实现通过菲涅耳透镜210的太阳光的DNI。
中央控制单元480接收通过数据通讯模块430发送来的、聚光光伏太阳追踪装置100的太阳轨道检测器300a和太阳高度检测器300b中生成的检测信号，并分析该检测信号。中央控制单元480存储中央计算机485中的太阳轨迹信息。通过比较太阳轨迹信息和检测信号来计算太阳的轨道和高度的平均值。在计算太阳轨道和高度的平均值以后，相应于该平均值输出包含轨道追踪电机141及高度追踪电机161的旋转方向和程度信息的补偿信号并且发送到第一控制单元461。
接收到补偿信号的第一控制单元461通过控制轨道追踪电机驱动单元451和高度追踪电机驱动单元452来相应于补偿信号控制轨道追踪电机141和高度追踪电机161。控制模块460、太阳光检测模块400、数据通讯模块430、数据存储器440及电机驱动模块450可以从太阳光发电模块470接收电力。
下面说明通过太阳追踪传感器200追踪太阳光的原理。
会聚透过菲涅耳透镜210而照射到太阳板110上的太阳光。菲涅耳透镜210通过会聚的太阳光在四区域光电二极管220上形成焦点。菲涅耳透镜210的焦点出现在照射太阳光的太阳位置的相对侧。包含了出现在四区域光电二极管220(其被分成2×2阵列的4个部分)上的焦点的位置信息的焦点信息被发送到控制单元的第二控制单元462。
第二控制单元462分析焦点信息，并且掌握在四区域光电二极管220上的点“①”到“⑧”当中形成菲涅耳透镜210的焦点的点。第二控制单元462根据形成了焦点的点来控制电机驱动模块450，驱动轨道追踪电机141和高度追踪电机161并且相应于太阳的位置移动太阳板110。
下面描述基于上述太阳追踪传感器200的工作原理、通过使用菲涅耳透镜210会聚照射到太阳板110的太阳光并且通过太阳追踪传感器200追踪太阳光的步骤，太阳追踪传感器200包括当照射菲涅耳透镜210的焦点时用于检测该焦点的四区域光电二极管220，并且描述辅助步骤S400，该步骤基于通过太阳追踪传感器200检测到的在四区域光电二极管220中形成的菲涅耳透镜210的焦点信息来控制太阳板110的轨道和高度。
辅追踪传感器425通过第二控制单元462的控制，将由主追踪传感器421实现的太阳光的DNI移至四区域光电二极管220的中心点。通过菲涅耳透镜210进行了DNI的太阳光照射到四区域光电二极管220上，使得菲涅耳透镜210的焦点形成在四区域光电二极管220上。辅追踪传感器425的太阳光焦点检测器426通过四区域光电二极管220检测菲涅耳210的焦点，并且向控制模块460的第二控制单元462发送焦点信息，该焦点信息包含在四区域光电二极管220上形成的菲涅耳透镜210的焦点位置。第二控制单元462分析该焦点信息，对菲涅耳透镜210的焦点位置进行解码并且将太阳板110沿焦点位置的相反方向移动。
参考图2B，在四区域光电二极管220上设置8个点，下面将说明根据该8个点移动太阳板110的情况。
当在四区域光电二极管220西边的点“①”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向东移动。当在四区域光电二极管220的西北边的点“②”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向南移动后向东移动。
当在四区域光电二极管220北边的点“③”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向南移动。当在四区域光电二极管220的东北边的点“④”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向南移动。
当在四区域光电二极管220东边的点“⑤”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向西移动。当在四区域光电二极管220东南边的点“⑥”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向北移动。
当在四区域光电二极管220南边的点“⑦”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向北移动。当在四区域光电二极管220西南边的点“⑧”上形成菲涅耳透镜210的焦点时，第二控制单元462操作轨道追踪电机141或者高度追踪电机161，使太阳板110向东移动。
在通过菲涅耳透镜210由太阳光在四区域光电二极管220上形成焦点的同时，太阳光可以通过作为太阳光损失防止模块240的普通透镜有效会聚。在太阳追踪传感器200中，优选通过使用覆盖太阳追踪传感器200外部的隔热板260来将由于会聚太阳光时产生的热所造成的损害减至最小。
根据本发明的聚光光伏太阳追踪装置在通过用于检测太阳轨道和高度的太阳光检测器、在整个方位角上掌握精确的太阳位置的状态下，通过追踪太阳的精确轨道和高度，从而掌握太阳的位置。
另外，通过控制太阳追踪传感器，使得能够对应于太阳的轨道或高度的变化合适地改变太阳能电池的位置，从而使得太阳光发电的效率最大化。
尽管已经相对于具体实施方式描述了本发明，但对于本领域普通技术人员来说很显然，可以在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下作出各种改变和变形。