[发明专利]一种日光定向反射系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种基于光电传感和等腰连杆结构的自动日光定向反射系统。

背景技术

太阳能作为一种可再生清洁能源，越来越受到社会各界的普遍关注，其应用范围也更加广泛，例如太阳能热水、太阳能空调、太阳能光伏发电及太阳能光热发电等。针对这些应用，太阳能自动追日技术得到了长足的发展，这也为太阳能利用效率的提高做出了很大的贡献。然而，太阳能的应用已逐渐不再局限于阳光直射的范畴，太阳能定向反射技术也开始被关注，这对太阳能效率的突破性提高有着至关重要的作用。太阳能定向反射技术更多地应用在塔式光热发电系统中，其传感和动作机制基本沿用于自动追日技术，近来，也涌现出了较多的新思想。例如：专利申请号为201210590027.1所公布的 “一种定日镜控制装置”，通过现有的物联网概念，记录太阳运行的轨迹参数，代入运算模块，再通过控制指令结合通信模块实现人为控制定日镜的运动，这样可以降低整个装置的成本，但其运算精度与整个控制模块实现的复杂程度有待实践考察。专利申请号为201110247994.3所公布的“基于光斑识别的控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法”，公开了如何利用光斑成像技术计算反射装置的调整角度，实现反射装置将日光反射到指定位置。专利申请号为200810007862.1所公布的“定日镜装置”、专利申请号为200980158900.6所公布的“用传感器控制反射方向的定日镜装置”，均公开了如何通过探测定位反射光方向来调整反射装置的运动，最终实现将日光反射到指定位置。虽然这些专利都从控制思想上提供了反射镜的动作调整依据，但并未对其机械调整结构进行相关创新研究。专利申请号为201210205805.0所公布的“塔式太阳能集热发电系统定日镜自动调整转换控制装置”，专利申请号为201210205821.X所公布的“新型塔式太阳能集热系统定日镜的被动自动跟踪系统”，具体公开了一种与反射镜、传感器、运动轴位置有关的系统结构，相比于之前的相关研究而言思想上具有一定的创新性，但其实现思想中描述的以邻边等边平行四边形为核心的反射装置结构冗余，且定日镜安装于两运动轴交点的结构容易导致系统的重心不稳、支撑不牢。专利申请号为201310058179.1所公布的“塔式太阳能定日镜圆柱齿轮光线角度转换控制装置”，公开了如何用齿轮配比结构实现前面所述的申请号为201210205805.0和申请号为201210205821.X的两个专利中所述的邻边等边平行四边形反射结构的光线角度转换控制装置，而专利申请号为201310058388.6所公布的“塔式太阳能定日镜锥齿轮被动自动追日支架”及专利申请号为201310058178.7所公布的“塔式太阳能定日镜圆柱齿轮被动自动追日支架”，则是申请号为201310058179.1所公布的“塔式太阳能定日镜圆柱齿轮光线角度转换控制装置”专利的两种具体实现结构。

如何使用一种结构简单、成本低廉、易于实现的定向反射技术，在太阳能应用的各种场合（如太阳能热水工程，太阳能光伏、光热发电等）提高设备对太阳能的利用效率，是目前有待攻克的课题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何使用一种结构简单、成本低廉、易于实现的定向反射技术，在太阳能应用的各种场合（如太阳能热水工程，太阳能光伏、光热发电等）提高设备对太阳能的利用效率。

本发明所述的技术问题是这样解决的：一种日光定向反射系统，它包括日光源、反射面，目标中心、旋转轴、滑槽机构、连杆A、连杆B，传感单元A、传感单元B、驱动单元A、驱动单元B和控制系统(10)。旋转轴始终对准目标中心，连杆A与旋转轴固定连接，也始终对准目标中心，连杆A、连杆B长度始终相等，构成等腰连杆结构，反射面以连杆A、连杆B的夹角平分线为法线。控制系统根据传感单元A、传感单元B的输出信号控制驱动单元A、驱动单元B的运动，最终使连杆B对准日光源，又因连杆A对准目标中心，连杆A、连杆B的夹角平分线为反射面的法线，即实现了反射面将日光反射到目标区域。

日光源为本发明的光线来源，在系统中被视为平行光源，强度在传感单元A和传感单元B能检测到的范围内。

反射面为系统的反射单元，始终以连杆A、连杆B的夹角平分线为法线，在驱动单元A和驱动单元B的带动下实现将日光源反射到目标区域。

目标中心为本发明的反射光线接收目标中心，即通过反射面中心的入射光线经过反射后到达此处。

    旋转轴为带动整个反射装置转动的轴，并始终指向目标中心。