CN103185407A - 三点支撑式定日镜支撑装置 - Google Patents

三点支撑式定日镜支撑装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103185407A
CN103185407A CN2013101388698A CN201310138869A CN103185407A CN 103185407 A CN103185407 A CN 103185407A CN 2013101388698 A CN2013101388698 A CN 2013101388698A CN 201310138869 A CN201310138869 A CN 201310138869A CN 103185407 A CN103185407 A CN 103185407A
Authority
CN
China
Prior art keywords
column
ball screw
pair
minute surface
supported
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101388698A
Other languages
English (en)
Inventor
杨谋存
章玲
朱跃钊
伏炜
张亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Tech University
Original Assignee
Nanjing Tech University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Tech University filed Critical Nanjing Tech University
Priority to CN2013101388698A priority Critical patent/CN103185407A/zh
Publication of CN103185407A publication Critical patent/CN103185407A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Landscapes

  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置包括呈三角形布置的第一立柱（1）、第二立柱（2）和第三立柱（3），所述的第一立柱（1）和第二立柱（2）的顶端分别设有与其活动相连的第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5），第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5）的顶端与其上侧的镜面支撑载体（6）活动相连，所述第三立柱（3）的顶端直接与镜面支撑载体（6）活动相连，镜面支撑载体（6）上设有反射镜面（7）。本发明可实现对太阳的二维跟踪，大大增加聚光精度，降低系统的重量和控制的难度，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。

Description

三点支撑式定日镜支撑装置
技术领域
本发明涉及塔式太阳能热发电系统，具体地说是一种可大大增加聚光精度、降低系统质量并易于安装和调试的三点支撑式定日镜支撑装置。 
背景技术
定日镜是太阳能热利用系统中的聚光装置，它将太阳光反射后聚集到某一固定目标处。定日镜包括反射镜面、反射镜面支撑结构、传动系统和跟踪控制系统。合理的系统结构可增加系统刚度和强度，减小反射镜面变形，提高聚光效率，同时可大大减小控制系统难度，提高跟踪精度，并合理控制系统成本。在现有的定日镜技术中，定日镜支撑系统多采用单立柱形式，即反射镜面及其支撑结构仅由单根立柱支撑。这种结构的缺点是其仅能支撑较小的反射镜面，否则系统变形量很大，聚光精度变差。采用增加系统刚度可解决聚光精度问题，但一般来说定日镜耗钢量增加，进而导致成本增加。另外，由于需要对太阳进行二维跟踪，因此这种定日镜结构控制系统复杂，不易实现。 
在塔式太阳能发电站中需要上百套甚至上千套定日镜，其成本约占整个发电系统的50%。因此如何在保证聚光精度的前提下，降低系统重量是塔式太阳能热发电技术的关键技术。另外，由于定日镜位置不同，每套定日镜的方位角也不同，因此每套控制系统需要单独调试，因此降低控制系统难度，就可很大程度上降低技术人员劳动强度，并缩短定日镜安装调试周期。因此急需合理设计定日镜系统结构。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种可大大增加聚光精度、降低系统质量并易于安装和调试的三点支撑式定日镜支撑装置。 
本发明的目的是通过以下技术方案解决的： 
一种三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的支撑装置包括呈三角形布置的第一立柱、第二立柱和第三立柱，所述的第一立柱和第二立柱的顶端分别设有与其活动相连的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆，第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的顶端与其上侧的镜面支撑载体活动相连，所述第三立柱的顶端直接与镜面支撑载体活动相连，镜面支撑载体上设有反射镜面。
所述镜面支撑载体的背部设有呈三角形布置的球面副，所述的镜面支撑载体分别通过球面副与第三立柱、第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的顶端活动相连。 
所述第一立柱的顶端通过转动副与第一滚珠丝杆的下端铰接相连的同时第二立柱的顶端通过万向副与第二滚珠丝杆的下端铰接相连。 
所述第一立柱的顶端通过万向副与第一滚珠丝杆的下端铰接相连的同时第二立柱的顶端通过转动副与第二滚珠丝杆的下端铰接相连。 
所述的球面副呈等边三角形布置在镜面支撑载体的背部。 
所述的第一立柱、第二立柱和第三立柱呈等边三角形设置。 
所述的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度由以下方程确定： 
  
Figure 2013101388698100002DEST_PATH_IMAGE001
    式中，A、B、C分别代表三个球面副在镜面支撑载体上的安装位置，D和E分别为转动副或万向副在第一立柱和第二立柱上的安装位置，
Figure 2013101388698100002DEST_PATH_IMAGE003
为三个球面副构成等边三角形时的边长，
Figure 36236DEST_PATH_IMAGE004
和分别为第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度，
Figure 912925DEST_PATH_IMAGE006
、                                                  
Figure 494091DEST_PATH_IMAGE001
和   
Figure 2013101388698100002DEST_PATH_IMAGE002
分别为入射光线向量、法向量和反射光线向量，入射光线向量   
Figure 348915DEST_PATH_IMAGE003
由太阳方位角和高度角确定，法向量   
Figure 128652DEST_PATH_IMAGE001
和入射点O的坐标由A、B、C三点的坐标确定，反射光线向量   
Figure 523861DEST_PATH_IMAGE002
由入射点O和集热塔的位置确定。
本发明相比现有技术有如下优点： 
本发明通过采用3根立柱支撑反射镜面及其镜面支撑载体，并采用滚珠丝杆和球面副、转动幅和万向副构成自由度个数为2的支撑运动系统实现对太阳的二维跟踪；上述结构可大大增加聚光精度，降低系统的重量和控制的难度，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图之一； 
附图2为本发明的结构示意图之二；
附图3为本发明的球面副、转动副和万向副的位置结构图；
附图4为本发明的第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度计算示意图。
其中：1—第一立柱；2—第二立柱；3—第三立柱；4—第一滚珠丝杆；5—第二滚珠丝杆；6—镜面支撑载体；7—反射镜面；8—球面副；9—转动副；10—万向副。 
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。 
如图所示：一种三点支撑式定日镜支撑装置，包括安装于由型钢焊接而成的镜面支撑载体6上的反射镜面7，反射镜面7的面型可设计成球面或轮胎面等曲面型式，且与镜面支撑载体6的面型一致，以保证反射镜面7的安装精度。在镜面支撑载体6的背部安装3个球面副8，3个球面副8之间亦优先选择呈等边三角形布置于镜面支撑载体6的背部，3个球面副8之间的距离可根据定日镜的反射面积确定。该支撑装置包括呈三角形布置的第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3，第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3优先选择呈等边三角形固定设置在地基上，第一立柱1的顶端通过转动副9（或万向副10）与第一滚珠丝杆4的下端铰接相连的同时第二立柱2的顶端通过万向副10（或转动副9）与第二滚珠丝杆5的下端铰接相连，即转动副9和万向副10必须同时使用。第三立柱3、第一滚珠丝杆4和第二滚珠丝杆5的顶端分别通过球面副8与镜面支撑载体6活动相连。上述支撑装置中包括3个球面副8、1个转动幅9和1个万向副10，可动构件个数为5，因此该支撑装置的自由度个数为2，也就是说当第一滚珠丝杆4和第二滚珠丝杆5分别独立工作以后，该支撑装置可实现对太阳的二维跟踪。 
当第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3的位置及长度、集热塔位置和三个球面副8在反射镜面7上的相对位置确定时，第一滚珠丝杆4和第二滚珠丝杆5的长度由以下方程确定： 
    
Figure 2013101388698100002DEST_PATH_IMAGE004
式中，A、B、C分别代表三个球面副在镜面支撑载体上的安装位置，D和E分别为转动副或万向副在第一立柱和第二立柱上的安装位置，
Figure 794053DEST_PATH_IMAGE003
为三个球面副构成等边三角形时的边长，
Figure 379755DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 809599DEST_PATH_IMAGE005
分别为第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度，   
Figure 525184DEST_PATH_IMAGE003
、   
Figure 347647DEST_PATH_IMAGE001
和   分别为入射光线向量、法向量和反射光线向量，入射光线向量   
Figure 751263DEST_PATH_IMAGE003
由太阳方位角和高度角确定，法向量   
Figure 420142DEST_PATH_IMAGE001
和入射点O的坐标由A、B、C三点的坐标确定，反射光线向量   
Figure 413506DEST_PATH_IMAGE002
由入射点O和集热塔的位置确定。
本发明的支撑装置在使用时，可按下述步骤进行： 
（a）、首先根据理论计算和太阳传感器信号，确定任一时刻太阳的方位角和高度角；
（b）、接着初步确定第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3的位置及长度以及3个球面副8在反射镜面7上的相对位置；
（c）、然后令第一滚珠丝杆4和第二滚珠丝杆5的长度分别为
Figure 5108DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 776755DEST_PATH_IMAGE005
，则B、C两点的空间坐标由和确定，进而由A、B、C三点位置确定反射镜面7的法向量   以及入射点O的坐标；
（d）、由O点坐标及集热塔位置可确定反射光线向量   
Figure 593262DEST_PATH_IMAGE002
，根据反射光线向量   、法向量   和入射光线向量   
Figure 788117DEST_PATH_IMAGE005
之间的关系可反推
Figure 601699DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 589247DEST_PATH_IMAGE005
应该满足的条件及控制规律，从而实现对太阳的精确跟踪；
（e）、根据推导的
Figure 813555DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 937369DEST_PATH_IMAGE005
控制规律，对第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3的位置、长度以及3个球面副8的位置进行优化。
综上所述，本发明首先通过太阳运动规律计算实时的太阳方位角，并根据太阳传感器对方位角进行实时修正；然后确定定日镜的空间平面方程，计算第一滚珠丝杆4和第二滚珠丝杆5的伸缩量，最后控制系统控制执行元件动作，调整定日镜方位，使之能精确跟踪太阳。 
本发明通过采用3根立柱支撑反射镜面7及其镜面支撑载体6，并采用滚珠丝杆和球面副8、转动幅9和万向副10构成自由度个数为2的支撑运动系统实现对太阳的二维跟踪；上述结构可大大增加聚光精度，降低系统的重量和控制的难度，具有结构简单、成本低、安装调试方便和易于控制的特点，适宜推广使用。 
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。 

Claims (7)

1.一种三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的支撑装置包括呈三角形布置的第一立柱（1）、第二立柱（2）和第三立柱（3），所述的第一立柱（1）和第二立柱（2）的顶端分别设有与其活动相连的第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5），第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5）的顶端与其上侧的镜面支撑载体（6）活动相连，所述第三立柱（3）的顶端直接与镜面支撑载体（6）活动相连，镜面支撑载体（6）上设有反射镜面（7）。
2.根据权利要求1所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述镜面支撑载体（6）的背部设有呈三角形布置的球面副（8），所述的镜面支撑载体（6）分别通过球面副（8）与第三立柱（3）、第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5）的顶端活动相连。
3.根据权利要求1或2所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述第一立柱（1）的顶端通过转动副（9）与第一滚珠丝杆（4）的下端铰接相连的同时，第二立柱（2）的顶端通过万向副（10）与第二滚珠丝杆（5）的下端铰接相连。
4.根据权利要求1或2所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述第一立柱（1）的顶端通过万向副（10）与第一滚珠丝杆（4）的下端铰接相连的同时，第二立柱（2）的顶端通过转动副（9）与第二滚珠丝杆（5）的下端铰接相连。
5.根据权利要求2所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的球面副（8）呈等边三角形布置在镜面支撑载体（6）的背部。
6.根据权利要求1或5所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的第一立柱（1）、第二立柱（2）和第三立柱（3）呈等边三角形设置。
7.根据权利要求6所述的三点支撑式定日镜支撑装置，其特征在于所述的第一滚珠丝杆（4）和第二滚珠丝杆（5）的长度由以下方程确定：
Figure 2013101388698100001DEST_PATH_IMAGE002
    式中，A、B、C分别代表三个球面副在镜面支撑载体上的安装位置，D和E分别为转动副或万向副在第一立柱和第二立柱上的安装位置，为三个球面副构成等边三角形时的边长，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure DEST_PATH_IMAGE008
分别为第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆的长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure DEST_PATH_IMAGE014
分别为入射光线向量、法向量和反射光线向量，入射光线向量
Figure 38616DEST_PATH_IMAGE010
由太阳方位角和高度角确定，法向量和入射点O的坐标由A、B、C三点的坐标确定，反射光线向量
Figure 797811DEST_PATH_IMAGE014
由入射点O和集热塔的位置确定。
CN2013101388698A 2013-04-22 2013-04-22 三点支撑式定日镜支撑装置 Pending CN103185407A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101388698A CN103185407A (zh) 2013-04-22 2013-04-22 三点支撑式定日镜支撑装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101388698A CN103185407A (zh) 2013-04-22 2013-04-22 三点支撑式定日镜支撑装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103185407A true CN103185407A (zh) 2013-07-03

Family

ID=48676726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101388698A Pending CN103185407A (zh) 2013-04-22 2013-04-22 三点支撑式定日镜支撑装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103185407A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247634A (zh) * 2016-09-05 2016-12-21 洛阳文森科技有限公司 一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统
CN107943111A (zh) * 2018-01-16 2018-04-20 北京亿美博科技有限公司 一种定日镜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101201097A (zh) * 2007-12-06 2008-06-18 上海大学 驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及太阳能系统
CN102308159A (zh) * 2009-01-22 2012-01-04 茵斯派德外科技术公司 致动的前馈控制的太阳能跟踪系统
US8418686B1 (en) * 2009-06-19 2013-04-16 The Boeing Company Two-axis tracker for solar panels and the like
CN203259704U (zh) * 2013-04-22 2013-10-30 南京工业大学 三点支撑式定日镜支撑装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101201097A (zh) * 2007-12-06 2008-06-18 上海大学 驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及太阳能系统
CN102308159A (zh) * 2009-01-22 2012-01-04 茵斯派德外科技术公司 致动的前馈控制的太阳能跟踪系统
US8418686B1 (en) * 2009-06-19 2013-04-16 The Boeing Company Two-axis tracker for solar panels and the like
CN203259704U (zh) * 2013-04-22 2013-10-30 南京工业大学 三点支撑式定日镜支撑装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247634A (zh) * 2016-09-05 2016-12-21 洛阳文森科技有限公司 一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统
CN107943111A (zh) * 2018-01-16 2018-04-20 北京亿美博科技有限公司 一种定日镜
WO2019140563A1 (zh) * 2018-01-16 2019-07-25 北京亿美博科技有限公司 一种定日镜
CN107943111B (zh) * 2018-01-16 2024-05-14 北京亿美博科技有限公司 一种定日镜

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2387219B1 (es) Método y aparato para corregir un helióstato.
Wang et al. Experimental study and optical analyses of a multi-segment plate (MSP) concentrator for solar concentration photovoltaic (CPV) system
CN101930237A (zh) 太阳自动跟踪方法及装置
IN2014CN00346A (zh)
TN2012000502A1 (en) A solar energy collector system
CN102597653A (zh) 太阳光聚光用的定日镜及其控制方法
CN102252441B (zh) 高次聚焦集成光热收集系统
CN102981240A (zh) 一种碟式太阳能聚热器的调焦方法
CN101922999B (zh) 一种室内光路测试系统
CN103309361A (zh) 一种定日镜的跟踪瞄准控制方法及其装置
Li et al. Performance analysis of azimuth tracking fixed mirror solar concentrator
CN103185407A (zh) 三点支撑式定日镜支撑装置
CN105068560A (zh) 一种太阳能发电装置
CN202660771U (zh) 太阳能聚光跟踪阵列水平定向汇集装置
Huang et al. Theoretical analysis of error transfer from the surface slope to the reflected ray and their application in the solar concentrated collector
CN203259704U (zh) 三点支撑式定日镜支撑装置
CN202434553U (zh) 平顶全反射式二次聚光匀光集成装置
CN203595495U (zh) 一种太阳能跟踪机构的跟踪精度检测装置
CN204788344U (zh) 一种太阳能位置传感器
Yu et al. Angular distribution of annual collectible radiation on solar cells of CPC based photovoltaic systems
CN101793597B (zh) 一种室内光路测试系统
Huang et al. Theoretical analysis of error transfer from surface slope to refractive ray and their application to the solar concentrated collector
CN202903963U (zh) 太阳光模拟测试装置
RU202039U1 (ru) Солнечный трекер
CN103684211B (zh) 塔式太阳能发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130703