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本作品屬聚光型光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，主要由聚光子系統(tǒng)、冷卻子系統(tǒng)、伺服跟蹤子系統(tǒng)組成。聚光子系統(tǒng)采用雙拋物面均勻反射新型聚光方法，可獲得高平行度、高聚光比的匯聚光；冷卻子系統(tǒng)采用濾紅外線和水冷法相結(jié)合的新型冷卻技術(shù)，改善對光伏電板的降溫效果；伺服跟蹤子系統(tǒng)采用太陽軌跡跟蹤的日歷法結(jié)合光伏電板功率擾動爬山法的新型無光傳感器組合跟蹤策略，減少光檢測元件的硬件投資，提高跟蹤速度，增強(qiáng)跟蹤的穩(wěn)定性和抗擾能力。

本系統(tǒng)主要由光伏電板、小拋物面型反射板、大拋物面型反射板、紅外濾光片、水冷型金屬導(dǎo)熱片、冷水水箱、儲熱水箱、東西偏角調(diào)節(jié)伺服底盤、迎光仰角調(diào)節(jié)伺服轉(zhuǎn)軸、伺服控制電路、時鐘日歷電路和功率檢測電路等組成。大、小兩個拋物面型反射板凹面相對安裝放置，且兩者的法軸線共線、焦點(diǎn)重合；紅外濾光片放置在兩拋物面型反射板焦點(diǎn)的前后附近，且其法軸線與兩個拋物面型反射板的法軸線共線；光伏電板固定在大拋物面型反射板的凹面底部；光伏電板電壓輸出端通過導(dǎo)線與電壓檢測電路相連接；大拋物面型反射板安裝在東西偏角調(diào)節(jié)伺服底盤上方，并通過支承部件與迎光仰角調(diào)節(jié)伺服轉(zhuǎn)軸相連接；東西偏角調(diào)節(jié)伺服底盤和迎光仰角調(diào)節(jié)伺服轉(zhuǎn)軸各自采用一套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，所述兩套步進(jìn)電機(jī)均與伺服控制電路相連接；伺服控制電路還需與時鐘日歷電路和功率檢測電路相連接；光伏電板背面緊貼安裝水冷型金屬導(dǎo)熱片，后者與冷水水箱和儲熱水箱相連接；儲熱水箱進(jìn)水口處安裝溫控閥門。
本系統(tǒng)采用基于混合跟蹤策略（日歷法結(jié)合功率擾動爬山法）的無光傳感器太陽光自動跟蹤方法以及兩軸伺服運(yùn)動機(jī)構(gòu)自動追蹤太陽。當(dāng)拋物面的法向軸線對準(zhǔn)太陽后，通過大拋物面聚光、小拋物面散光和紅外濾光功能部件，將太陽入射光變換成一束均勻、平行且無紅外波長的高強(qiáng)度光，垂直照射到光伏電板上，水冷卻部件起到對光伏電板的輔助降溫作用，避免光伏電板局部受熱和紅外線聚集發(fā)熱的問題；作品具有整機(jī)單位面積發(fā)電效率和發(fā)電量高，單位功率造價低，光伏電板壽命長，動靜態(tài)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
拋物面的法向軸線對準(zhǔn)太陽后，平行于拋物面法向軸線的太陽光經(jīng)大拋物面型反射板反射后聚集在一條焦線上，并通過拋物面焦點(diǎn)附近的紅外濾光片，濾去了絕大部分紅外線。通過濾光片的匯聚太陽光因過小拋物面的焦點(diǎn)，經(jīng)小拋物面型反射板反射后變?yōu)槠叫袇R聚的太陽光，均勻地投射到光伏電板上。光伏電板所發(fā)的電通過電線引出，既可處理后直接使用，也可儲存在蓄電池中或并網(wǎng)使用。光伏電板產(chǎn)生的熱量，被其背面安裝的水冷型金屬散熱細(xì)管內(nèi)的水吸收，當(dāng)細(xì)管內(nèi)的水達(dá)到一定的溫度，溫控水閥自動開關(guān)，使得外部冷水流入散熱細(xì)管，內(nèi)部熱水流出到外部儲熱水箱，以供生活和生產(chǎn)使用。
為了節(jié)約控制機(jī)構(gòu)的功耗，帶動?xùn)|西偏角和迎光仰角轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動來跟蹤太陽，本作品配置斷電自動鎖死功能的電磁抱剎機(jī)構(gòu)，以保證電機(jī)斷電后，兩軸伺服機(jī)構(gòu)保持原位。
伺服控制電路內(nèi)部存儲了裝置安裝地點(diǎn)在不同月、日、時條件下的裝置太陽光跟蹤所需的姿態(tài)角度，包括東西偏角和迎光仰角。伺服控制電路先通過時鐘日歷電路給出的時間信息來驅(qū)使東西偏角調(diào)節(jié)伺服底盤和迎光仰角調(diào)節(jié)伺服轉(zhuǎn)軸運(yùn)動，以實現(xiàn)大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的粗調(diào)，再通過功率檢測電路給出的光伏電板實時功率信息，應(yīng)用爬山法微調(diào)東西偏角調(diào)節(jié)伺服底盤和迎光仰角調(diào)節(jié)伺服轉(zhuǎn)軸的位置，以實現(xiàn)大拋物面型反射板跟蹤太陽光直射位置的準(zhǔn)確細(xì)調(diào)。伺服控制電路每間隔5-10分鐘進(jìn)行一次裝置跟蹤太陽光的粗調(diào)和細(xì)調(diào)動作，以保證本系統(tǒng)跟蹤太陽的準(zhǔn)確性。
為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可操作性，本系統(tǒng)控制器增配有無線數(shù)據(jù)通訊接口。通過此接口，操作人員可以通過遠(yuǎn)程無線通訊的方式，在遠(yuǎn)程計算機(jī)上實時獲取本系統(tǒng)安裝現(xiàn)場的運(yùn)行姿態(tài)和發(fā)電參數(shù)，也可利用遠(yuǎn)程計算機(jī)向控制器發(fā)送控制參數(shù)（如模糊智能決策邏輯規(guī)則，允許迎光角度偏差和各種閥值參數(shù)等）和控制命令（如停機(jī)、復(fù)位和強(qiáng)制定位等），以方便操作人員對本系統(tǒng)的實時監(jiān)控和安裝調(diào)試。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 一等獎
[1]2010年11月，在某省高校第七屆大學(xué)生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽中獲“特等獎”；
[2]2010年12月，在某大學(xué)第三屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲“特等獎”。