[发明专利]一种确定菲涅耳定日镜各圈子镜倾角的方法

说明书

本发明公开了一种确定菲涅耳定日镜各圈子镜倾角的方法，包括如下步骤：(1)设置菲涅耳定日镜所有子镜共面，给定一个不为零的太阳光入射角，选择菲涅耳定日镜的某一圈子镜，该圈子镜在吸热面上的光斑是一个较大的空心椭圆；(2)通过同步倾角调整机构使该圈子镜逐渐内倾，使光斑逐渐缩小，直至光斑汇聚成一个具有最小短轴的狭长椭圆，短轴方向上的反射光汇聚到极致；(3)继续使子镜向内倾斜，长轴方向上的反射光继续汇聚，短轴方向上的光开始发散，椭圆开始向圆转变，直至最后长短轴尺寸相同，该圈子镜的倾角设定完成；(4)依次设定各圈子镜倾角，形成最小聚光光斑。本发明极大降低了定日镜的制造成本；可以很好的实现聚光的功能。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其是一种确定菲涅耳定日镜各圈子镜倾角的方法。

背景技术

近年来，太阳能相关的利用技术正处于快速发展期。定日镜是将太阳或者其他天体的光线反射到固定方向的光学装置，其中菲涅耳定日镜更是得到了广泛的应用。定日镜由多面子镜组成，若每面子镜都选用球面镜，单台球面定日镜能形成多倍聚光比，可以用较少的台数达到较高的总聚光比，但球面镜的曲率半径和定日镜中心到吸热面中心距离具有确定的关系，因此只要距离不同，定日镜的面型就不同，相应地，一个镜场中就会出现多种定日镜及子镜的规格，成本高昂，调整子镜较为困难；若每面子镜都选用平面镜，虽规格统一，在制造和调试方面的成本较低，但平面镜的聚光效果较差，达到同样的总聚光比，需要数倍于球面定日镜的台数，不能很好的实现聚光的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种确定菲涅耳定日镜各圈子镜倾角的方法，能够很好的实现聚光的功能，且能降低定日镜的制造成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种确定菲涅耳定日镜各圈子镜倾角的方法，包括如下步骤：

(1)设置菲涅耳定日镜所有子镜共面，给定一个不为零的太阳光入射角，选择菲涅耳定日镜的某一圈子镜，该圈子镜在吸热塔的吸热面上的光斑是一个较大的空心椭圆；

(2)通过同步倾角调整机构使该圈子镜逐渐内倾，使光斑逐渐缩小，直至光斑汇聚成一个具有最小短轴的狭长椭圆，短轴方向上的反射光汇聚到极致；

(3)继续使子镜向内倾斜，长轴方向上的反射光继续汇聚，短轴方向上的光开始发散，椭圆开始向圆转变，直至最后长短轴尺寸相同，该圈子镜的倾角设定完成；

(4)依次设定各圈子镜倾角，形成定日镜、太阳和吸热塔在该相对位置条件下的最小聚光光斑。

优选的，步骤(3)中，取同圈多面子镜分别求出其转动中心反射光与吸热面的交点，当所有交点距离圆心的距离相等时，则该圈子镜的反射光斑是圆形，光斑达到最小。

优选的，取同圈多面子镜，子镜的个数至少为5个。

优选的，将该圈子镜无穷细分，使之沿定日镜半径方向上的尺寸不变，但周长方向上无线窄，该圈子镜被分割成无穷多个扇形微元；在该圈微元组成的镜组中取5面子镜，此5面子镜中心点连线为正五边形，若5面子镜中心点对应的吸热面上的反射点距离吸热面中心点距离相等，则该圈子镜的最优聚光倾角设置完成。

优选的，设置一圈子镜倾角的具体步骤为：入射光线方向单位向量为某台菲涅耳定日镜中心为O₂(x₂,y₂,z₂)，其法线方向向量为反射光线方向单位向量为与塔上吸热面的交点为O₁(x₁,y₁,z₁)，吸热面向Y轴倾斜，与Z轴正方向夹角φ，该定日镜某圈子镜，某一面的转动中心为A_w，向内转动了角度β，子镜中心的反射光与吸热面交于A′_w(m_w,p_w,q_w)；