[发明专利]定日镜装置及相应的定日镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能设备领域，特别涉及太阳光反射和光分布控制设备技术领域，具体是指一种定日镜装置及相应的定日镜系统。

背景技术

自1950年原苏联设计建造了世界第1座塔式太阳能热发电小型试验装置和1976年法国在比利牛斯山建成第1座电功率达100kW的塔式太阳能热发电系统之后，20世纪80年代以来，美国、意大利、法国、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种不同类型的实验示范装置和商业化运行装置，促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程。世界现有的太阳能热发电系统主要有槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统3大基本类型。

定日镜是塔式太阳能热发电系统中能量转化最初阶段非常重要的设备。在塔式系统中通常采用成千上万个定日镜，通过各自独立控制系统连续跟踪太阳辐射能，并把能量聚焦到塔顶的吸热器上，继而以热能的形式加以利用。因此，定日镜的设计是塔式太阳能热发电系统设计的重要环节之一，是降低发电成本，实现太阳能热发电商业化的基础。

常用的单立柱式定日镜通常由支架、传动系统、反光镜及控制系统四部分组成。支架是整个定日镜的支撑部分，将各个部件稳定的连接在一起。反光镜固定在支架上，通过传动系统的随时调整，将太阳入射光反射到吸热塔的吸热器上，现在绝大部分厂家都采用超白玻璃镀银镜。控制系统采用方位、俯仰双轴驱动的方式控制定日镜来自动跟踪太阳。

当前，太阳能塔式热发电的定日镜追日装置已有不同的结构形式，如中国专利申请200510039114.8公开了一种定日镜装置，该装置包括平面镜组、方位角调整机构、高度角调整机构、定位传感器以及控制电路，其中横轴和立轴的轴线位于同一平面且垂直相交，平面镜组的集合中心位于两轴线的交点，定位传感器的中心线与两轴线交点和投射目标中心点之间的连线重合。这种定日镜装置存在体积偏大，适合桁架式定日镜托架装置，而且存在旋转控制精度不高等缺点，不适合应用于小型定日镜的追日运动。

中国专利申请200810007862.1公开了定日镜装置，其装置采用方位加仰角跟踪方式或自旋加仰角跟踪方式；包括平面镜、尺寸小到可以一次成型的框架、调整机构、安装在中心塔与定日镜装置之间的定位导向管、定位传感器以及控制系统。这种装置由于采用一次成型的小框架，所以定日镜的尺寸受到限制。采用仰角跟踪方式或自旋加仰角跟踪方式使得定日镜调节角度不能太大，灵活度不高，且定日镜活动范围受到限制，不利定日镜的清洗维护。

中国专利申请201010150049.7公开了一种太阳能定日镜传动装置，该装置包括传动箱体、传动箱底座，传动箱体同轴安装在传动箱底座上，传动箱体通过箱体联接轴和推力轴承安装在传动箱体底座上，传动箱底座上安装有方位传动体系，在传动箱体上有俯仰传动体系。该装置竖直旋转运动和水平旋转运动均采用俯仰锥蜗杆和俯仰锥蜗轮啮合传动，要实现高精度的传动，装置的加工制造的精度要很高，难于加工制造。

综上所述，现有定日镜大部分为单面镜架，即一个镜架带动一面镜子，这样往往带来较大的风抗问题。为了达到比较高的效率，单面镜子以及镜架和驱动机构往往较大，大尺寸的镜子将产生较大的镜面变形误差，庞大的驱动机构也使得造价居高不下。现有定日镜的方位角+俯仰角/高度角的转动方式有较大的机械硬限位，不利于保护镜子，也会在实际运行中产生一定的失控时段。且每平方米镜子需要的控制、传动单元会较多，可靠性较低，校正与维护成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够实现准确跟踪太阳的方位变化、将太阳光反射到日标物上、有效改善风抗问题、结构简单实用、可靠性较高、维护和校正快捷方便、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的定日镜装置及相应的定日镜系统。

为了实现上述的目的，本发明的定日镜装置及相应的定日镜系统具有如下构成：

该定日镜装置，其主要特点是，所述的定日镜装置包括一镜框、数个子镜、第一传动机构和第二传动机构，所述的镜框具有滚转轴，且该镜框通过所述的滚转轴活动设置于镜框支架上，所述的第一传动机构与所述的滚转轴传动连接并控制所述的镜框绕该滚转轴旋转；所述的各个子镜均具有俯仰轴，所述的各个俯仰轴相互平行，且所述的各个子镜通过对应的俯仰轴活动设置于镜框中，所述的第二传动机构与各个俯仰轴传动连接并控制各个子镜绕对应的俯仰轴相对于所述的镜框同步旋转，所述的滚转轴与各个俯仰轴均非平行。