[发明专利]太阳能集束聚光支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集束聚光支撑装置，用于控制太阳能集束聚光镜阵，其广泛应用于太阳能热发电、太阳能空调、取暖、热水等领域。

背景技术

在历史上，正面跟踪太阳的太阳能系统中，由于镜阵和反射镜具有M×N个控制点，设备投入的成本、设备总重量、抗风、沙尘暴等一系列问题，一直是困扰太阳能热利用，特别是大型太阳能热发电实现商业化的难点。有专家打破了传统的采用方位角-仰角的太阳跟踪方法，提出了采用自旋-仰角的跟踪公式，采用计算机控制系统将M×N个控制单元简化为M+N个控制单元，即M×N个镜面仅采用M+N个控制单元去控制，降低了控制系统的复杂程度，减少了设备的投入成本。然而为了能够进一步降低投入成本，简化控制系统，一直在寻找更少的控制单元实现太阳能聚光镜阵的发电。

中国曾有在抛物面焦点安装一面反射镜，将聚合光反射穿过抛物面镜底中央，于同轴处再用一面反射镜反射向目标集热器，中国专利申请号201010153222.9。此法，控制一面镜是容易的，但是，控制一面镜就需2个电机，那么，控制M×N个镜阵的第二次反射的反射镜就需要M×N×2个电机。而且，针对每一个反射镜，又有经、纬偏转度各不相同的控制，这明显是非常复杂的。即使简化为M+N个控制单元，也具有多个电机，不但成本高、重量大，而且维护时要多多个电机分别进行检测，检测情况复杂，安全系数低。因此迫切需要一种镜阵，能够实现实现聚光的同时简化控制理论。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种太阳能集束聚光支撑装置，将镜阵作为一个面来控制，能够精确的控制镜阵的经度和纬度角度实现实时跟踪太阳，可以使用单个集成线路代替复杂的计算机控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明涉及一种太阳能集束聚光支撑装置，其设置在集束聚光镜阵上，其包括：

控制镜阵翻转的转动组件，其包括固定柱、横杆、半圆形转轮以及步进电机，固定柱与横杆垂直连接，横杆与镜阵可转动连接，转轮外围设有细齿，且转轮的两端与镜阵的两端可转动连接，固定柱上设有步进电机，与转轮的细齿相配合；

控制镜阵倾角的升降组件，设置在镜阵与所述转动组件相对的一侧，其包括液压升降柱、数控电机、横梁、滚珠轴套以及滚珠，所述横梁的一端与镜阵固定连接，滚珠轴套的上部分套设在横梁上，滚珠设置在滚珠轴套的下部分中且能够在其中自由转动，滚珠轴套的底部具有通槽，数控电机控制液压升降柱的升降，且液压升降柱能够在所述通槽内自由移动。

优选的，所述横杆与镜阵之间通过滚珠轴承转动连接。

优选的，所述转轮的两端分别通过一个滚珠轴承与镜阵的两端转动连接。

优选的，所述滚珠轴套的下部分具有容纳滚珠并使其自由转动的球形容纳腔。

优选的，所述通槽沿横梁的长度方向设置。

优选的，转动组件的步进电机和升降组件的数控电机通过集成线路与计算机控制系统相连。

优选的，所述镜阵具有M排×N列个聚光镜单元，每个所述聚光镜单元包括一个底部设有第一通孔的抛物面聚光镜，以及设置在每个抛物面聚光镜聚光焦点处并能够将经抛物面聚光镜聚合的太阳光平衡反射穿过第一通孔的第一反射镜；

在通过每个第一通孔的光路方向上，设有一个固定镜片，M×N个固定镜片具有共同的聚光焦点，在所述M×N个固定镜片的聚光焦点处设有第二反射镜，其能够将经M×N个固定镜片聚合的焦点光平衡反射形成集束光柱。

优选的，所述M×N个固定镜片为呈旋转抛物面网状分布的镜片组件，且在所述旋转抛物面的镜片组件底部中央设有能够通过所述集束光柱的通路。

优选的，所述镜片组件为呈层状和网状分布的M×N个固定镜片。

优选的，所述第一反射镜和第二反射镜皆为微型凹面镜。

与现有技术相比，本发明的太阳能集束聚光支撑装置由一个控制器进行集中控制，简化了镜阵的控制理论，通过细齿与步进电机的配合，能够精确的控制镜阵跟踪太阳，而且，一个很小的电机就可以灵活地带动巨大镜阵180°的转动。

附图说明

图1为本发明的太阳能集束聚光支撑装置及其镜阵框架示意图；

图2为转动组件的结构示意图；

图3为升降组件的结构示意图；

图4为本发明的太阳能集束聚光镜阵系统第一种实施方式的光路原理示意图；

图5为本发明的太阳能集束聚光镜阵系统第二种实施方式的光路原理示意图。