CN108826206B - 一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，包括设在追踪装置上的镜筒，镜筒的一端设有菲涅耳透镜，另一端设有与菲涅耳透镜同轴的聚光玻璃锥棒以及紧密排布在聚光玻璃锥棒外侧的追踪玻璃锥棒，聚光玻璃锥棒通过第一传光光纤与照明漫射器连接，追踪玻璃锥棒的出射端面与第一监测盒内的第一漫射器连接，第一漫射器正对第一光电池，反馈光纤一端与照明漫射器连接，另一端与第二检测盒内的第二漫射器连接，第二漫射器正对第二光电池，两个光电池以及追踪装置均与控制系统电性连接。本发明以反馈光纤采集第一传光光纤输出的太阳光的强度信息，实现对太阳光会聚情况的直接反馈，从而对追踪系统进行更为有效的控制和调节，实现闭路控制。

Description

一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统

技术领域

本发明涉及太阳光聚光技术领域，尤其涉及一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统。

背景技术

由于能源短缺和环境污染的加剧，使得寻找及开发新能源和可再生能源成为人类解决能源危机的有效途径。太阳能以其储量的无限性、利用的清洁性等优点成为了较为理想的替代能源，但是由于各地区太阳光的分布不均匀、强度不均匀等特点，使得对太阳的开发和利用变得比较困难。

利用太阳能进行照明是太阳能利用领域的一个重要分支。当前，利用太阳能进行照明的方式主要包括两种：一种是利用太阳能电池将光能转化成电能，电能通过蓄电池存储或直接传输到用电端，照明设备再把电能转化为光能，能量转化经过了“光-电-光”，缺点是设备成本高、结构复杂、效率低(目前大规模生产的太阳能电池的转换效率还普遍不高，只有10％～20％左右)，经过两次能量转换最终导致能量损失较大、能源利用率较低；第二种是直接采集太阳光进行照明，其典型的设备是太阳光导入照明系统。

利用太阳光导入系统进行照明是近几年发展起来的一项新的太阳能利用技术，研究热度很高。国外在此方面研究起步较早，日本在几年前问世的向日葵牌太阳光导入器产品，使用透射式聚光器集光，用光纤传输太阳光，且有跟踪装置追踪太阳，但由于价格昂贵，不适合大范围推广。国内在近两年也有透射式阳光导入照明产品问世，由南京杰特新能源有限公司研发生产的阳光导入产品，每套用12片光学透镜作为聚光器，同时配备跟踪系统，整套产品能满足10㎡房间的照明需求。由于跟踪装置自身电路的复杂性导致系统性能不稳定，故障率高，且聚光器结构复杂，导致跟踪装置的阳光导入系统成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，通过采用精定位与粗定位相结合的定位方法，扩大跟踪范围，提高跟踪精度，降低系统的成本。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，包括菲涅耳透镜、镜筒、玻璃锥棒组、多个第一监测盒、第一传光光纤、照明漫射器、反馈光纤、第二监测盒、追踪装置和控制系统；

所述镜筒为中空圆柱状，一端开口，另一端面封闭，所述菲涅耳透镜安装于镜筒开口的一端面，镜筒和菲涅耳透镜之间形成封闭空间；

所述玻璃锥棒组安装于镜筒另一端的封闭面，包括聚光玻璃锥棒和多个追踪玻璃锥棒，所述聚光玻璃锥棒与菲涅耳透镜同轴，多个所述追踪玻璃锥棒以聚光玻璃锥棒的轴线为中心沿周向均匀紧密的分布在聚光玻璃锥棒的径向外侧，聚光玻璃锥棒和追踪玻璃锥棒的入射端面的面积均大于相对应的出射端面的面积，且所有入射端面均位于封闭空间内；

所述追踪玻璃锥棒与第一监测盒一一对应，所述第一监测盒内设有第一漫射器和第一光电池，所述追踪玻璃锥棒的出射端面与第一漫射器连接，所述第一漫射器的出光端朝向所述第一光电池的采光面；

所述聚光玻璃锥棒的出射端面通过第一传光光纤与照明漫射器连接，所述反馈光纤的一端与照明漫射器连接，所述反馈光纤的另一端与位于第二监测盒内的第二漫射器连接，所述第二监测盒内还设有第二光电池，所述第二漫射器的出光端朝向所述第二光电池的采光面，所述第一监测盒和第二监测盒均不透光；

所述镜筒安装于所述追踪装置上，所述第一光电池、第二光电池和追踪装置均与控制系统电性连接，所述控制系统通过追踪装置中的GPS模块对太阳进行粗定位，然后根据第一光电池和第二光电池传输的信号通过追踪装置使镜筒转动，对太阳进行精定位以使照明漫射器接收的光强最大。

优选地，所述追踪玻璃锥棒的个数为6个。

优选地，定义δ_max为精定位的最大追踪角度，是指精定位可追踪的太阳光对菲涅耳透镜的入射角的最大值，精定位的最大追踪角度δ_max大于所述粗定位中GPS模块的追踪角度误差Δζ，其中Δζ由GPS模块定位精度以及时间精度确定，δ_max由下式确定：

其中，e₁为聚光玻璃锥棒的入射端面的直径，e₂为追踪玻璃锥棒的入射端面的直径，f为菲涅耳透镜的焦距，r为太阳光经菲涅耳透镜聚焦后的光斑半径。

优选地，所述聚光玻璃锥棒和追踪玻璃锥棒的外表面均设有高反射膜。

优选地，所述聚光玻璃锥棒的入射端面直径为e₁，太阳光经所述菲涅耳透镜聚焦后的光斑半径为r，e₁和r之间满足

优选地，所述聚光玻璃锥棒和追踪玻璃锥棒均必须满足耦合条件：

其中，

为聚光玻璃锥棒的入射端的孔径角，

为追踪玻璃锥棒的入射端的孔径角，D_f为的菲涅耳透镜的直径，f为菲涅耳透镜的焦距。

优选地，所述第一传光光纤要满足：

其中，

为第一传光光纤的孔径角。

优选地，所述追踪玻璃锥棒的出射端面通过第二传光光纤与第一漫射器连接。

优选地，所述第一传光光纤、反馈光纤和第二传光光纤为双包层无源光纤或SI型塑料包层传能光纤或SI型石英包层传能光纤。

优选地，所述第一光电池和第二光电池均为硅光电池。

本发明的有益效果：

1)传统的会聚透镜与追踪聚光透镜分别为两种透镜的情况下，使得追踪装置与会聚装置存在定位误差，从而存在会聚角度偏差和聚光效率的降低的缺陷，本发明中所述的菲涅耳透镜同时做为太阳光会聚和追踪聚光用的透镜，使追踪与聚光由同一片透镜完成，利用菲涅耳透镜可实现大尺寸聚光的特点，使得太阳光会聚所需的透镜数量大为减少，同时，本发明克服了传统的会聚透镜与追踪聚光透镜分别设置所造成的缺陷。

2)由于菲涅耳透镜聚光倍数高，直接照射光电池容易损坏光电池，本发明以玻璃锥棒和漫射器、光电池为追踪元件，使得太阳光偏离聚光玻璃锥棒时，能够被追踪玻璃锥棒及时采集，追踪玻璃锥棒经漫射器后发出均匀的光斑，以利于光电池收集太阳光和避免过强太阳光对光电池的损坏。

3)传统的追踪系统只能通过定位，间接地保证太阳光的有效会聚，本发明提出反馈式的太阳追踪技术，以反馈光纤采集第一传光光纤输出的太阳光的强度信息，从而直接获得收集到的太阳光强度情况，通过第一光电池和第二光电池输出的信号可以实现对太阳光会聚情况的直接反馈，从而可以根据反馈结果，对追踪系统进行更为有效的控制和调节，实现闭路控制，并且精度高，灵敏度高，成本低，适合各种太阳能设备，可以在民用方面推广普及。

附图说明

图1为本发明所述基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统的结构的示意图。

图2为本发明所述基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统的局部结构示意图一；

图3为本发明所述基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统的局部结构示意图二；

图4为本发明所述第二监测盒的组成结构示意图；

图5为本发明所述精定位的光斑在玻璃锥棒组的接收端面上产生位移的光斑示意图。

图6为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑半径与K值关系示意图。

图7为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑出射玻璃锥棒时的角度示意图。

图8为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑沿x轴正方向偏移量Δx的示意图。

图9为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑沿x轴正方向与E方向追踪玻璃锥棒的相交面积随Δx的变化曲线。

图10为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑沿x轴正方向与E方向追踪玻璃锥棒相交时太阳光入射角δ随Δs的变化曲线。

图11为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑沿y轴正方向与A方向和F方向的追踪玻璃锥棒的相交面积随Δx的变化曲线。

图12为本发明经菲涅耳透镜聚焦后的光斑沿y轴正方向与A方向和F方向的追踪玻璃锥棒相交时太阳光偏角δ随Δs的变化曲线。

图中：1.菲涅耳透镜；2.圆柱体镜筒；3.聚光玻璃锥棒；4.追踪玻璃锥棒；5.第一监测盒；6.第一传光光纤；7.照明漫射器；8.反馈光纤；9.第二监测盒；10.第二传光光纤；11.第二漫射器；12.光电池；13.控制盒；14.支撑装置；15.封闭空间。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1-3所示，本发明所述的一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，包括菲涅耳透镜1、镜筒2、玻璃锥棒组、六个第一监测盒5、第一传光光纤6、照明漫射器7、反馈光纤8、第二监测盒9、追踪装置和控制系统。

如图2所示，镜筒2为中空圆柱状，一端开口，另一端面封闭，菲涅耳透镜1安装于镜筒2开口的一端面，镜筒2和菲涅耳透镜1之间形成封闭空间15。玻璃锥棒组安装于镜筒2另一端的封闭面，镜筒2由不透光材料制成，使得玻璃锥棒组只能接收菲涅耳透镜1会聚的光，并排除杂光。

玻璃锥棒组包括聚光玻璃锥棒3和六个追踪玻璃锥棒4，聚光玻璃锥棒3和六个追踪玻璃锥棒4的外表面均设有高反射膜，聚光玻璃锥棒3与菲涅耳透镜1同轴，六个追踪玻璃锥棒4以聚光玻璃锥棒3的轴线为中心沿周向均匀紧密的分布在聚光玻璃锥棒3的径向外侧，相邻追踪玻璃锥棒4之间也紧密排列，分别处于A、B、C、D、E、F六个方向上，聚光玻璃锥棒3和追踪玻璃锥棒4的入射端面的面积均大于相对应的出射端面面积，且所有入射端面均位于封闭空间15内，以保证接收从菲涅耳透镜1出射的太阳光，而不受其他杂光的干扰。

如图3所示，每个追踪玻璃锥棒4分别对应一个第一监测盒5，第一监测盒5内设有第一漫射器和第一光电池，追踪玻璃锥棒4的出射端面直接与或者通过第二传光光纤10第一漫射器连接，第一漫射器的出光端朝向第一光电池的采光面。

如图2-3所示，聚光玻璃锥棒3的出射端面通过第一传光光纤6与照明漫射器7连接，反馈光纤8的一端与照明漫射器7连接。如图4所示，第二监测盒9内设有第二漫射器和第二光电池，反馈光纤8的另一端与第二漫射器连接，第二漫射器的出光端朝向第二光电池的采光面。

第一监测盒5和第二监测盒9均为不透光的暗盒，保证第一光电池或第二光电池接收到的光完全封闭在暗盒内，并且排除外界的杂光，第一光电池和第二光电池均为硅光电池。

如图1所示，镜筒2安装于追踪装置上，追踪装置底部设有支撑装置14，第一光电池、第二光电池和追踪装置均与控制系统电性连接，第一监测盒5、第二监测盒9和控制系统均位于控制盒13内。

本发明中太阳光的会聚和追踪定位时的聚光均由菲涅耳透镜1实现，追踪定位包括粗定位和精定位，粗定位由GPS模块完成，精定位由菲涅耳透镜1、圆柱体镜筒2、聚光玻璃锥棒3、追踪玻璃锥棒4、第一监测盒5、第一传光光纤6、反馈光纤8、第二监测盒9和控制系统完成。控制系统通过追踪装置中的GPS模块对太阳进行粗定位，当太阳光偏离聚光玻璃锥棒3时，太阳光首先会到达其中的一个或若干个追踪玻璃锥棒4，追踪玻璃锥棒4将光采集进入到第一监测盒5内的第一漫射器，第一漫射器将入射光进行均匀发散，到达第一光电池，由第一光电池收集后，形成电压或电流信号到达控制系统，从而使控制系统获知太阳光偏转信息，进而可根据这些信息，对菲涅耳透镜1的朝向角度进行调整，对太阳进行精定位以使照明漫射器7接收的光强最大。

如图5所示，经菲涅耳透镜1聚焦后的光斑半径是r：

式中：

b为菲涅耳透镜1的齿距，α’为太阳光的平均视角的一半，n为菲涅耳透镜1的材料折射率，α和β满足光的折射定律n'sinβ＝nsinα，n’为空气的折射率，n’近似等于1。当太阳光垂直照射菲涅耳透镜1时，光斑会聚在聚光玻璃锥棒3的入射端面的正中心，且必须满足

其中e₁是聚光玻璃锥棒3的入射端面的直径，r为太阳光经菲涅耳透镜1会聚后的光斑半径。

当太阳光垂直照射到菲涅耳透镜1时，光斑完全落在聚光玻璃锥棒3的入射端面，其周围的追踪玻璃锥棒4没有光斑照射；当太阳光以一个偏角照射到菲涅耳透镜1时，光斑会偏离中心轴线落在聚光玻璃锥棒3周围的追踪玻璃锥棒4的入射端面。此时光斑偏离聚光玻璃锥棒3接收端面的距离是Δx，Δx的表达式为：

Δx＝ftanδ

δ是太阳光入射到菲涅耳透镜1时的入射角，f是菲涅耳透镜1的焦距。Δx值的范围为：

根据上述公式可以计算出太阳光入射到菲涅耳透镜1时的入射角δ。

δ_max定义为精定位的最大追踪角度，是指精定位可追踪的太阳光对菲涅耳透镜1的入射角的最大值。δ_max由下式确定：

其中，e₂为追踪玻璃锥棒4的入射端面的直径，f为菲涅耳透镜1的焦距。

如图6所示，假设选定直径D_f＝290mm的菲涅耳透镜1，由图5和公式

可以看出，K越大，f越小，直接导致光斑半径r越大，然而光斑半径r越大越不利于精定位。

如图7所示，由于

而

得出K值越大则光斑出射聚光玻璃锥棒3时的角度越大，那么所用的第一传光光纤6的θ_NA的值越大，即K的值会影响光与第一传光光纤的耦合。

综上可以得出，K值不仅影响光斑半径，同时还影响从聚光玻璃锥棒3射出的光与第一传光光纤6的耦合；K值越大，光斑越大，则越不利于精定位和光与第一传光光纤6的耦合。

因此，聚光玻璃锥棒3和追踪玻璃锥棒4均必须满足耦合条件：

其中，

为聚光玻璃锥棒3入射端的孔径角，

为追踪玻璃锥棒4入射端的孔径角。

第一传光光纤6要满足：

其中，

为第一传光光纤6的孔径角。

下面分析太阳光入射到菲涅耳透镜1时的入射角δ。

如图8所示，建立坐标系，取光斑沿x轴正方向与E方向的追踪玻璃锥棒4相交的情况进行计算，假设光斑直径正好与聚光玻璃锥棒3的直径相等，为9.62mm。由于光斑向x轴正方向移动，聚光玻璃锥棒3的圆心与E方向的追踪玻璃锥棒4的偏移量圆心距Δx逐渐变大，同时光斑与E方向的追踪玻璃锥棒4相交的面积Δs也相应逐渐变大。

E方向的追踪玻璃锥棒4的方程：

(x-9.62)²+y²＝4.81²

光斑方程：

(x-Δx)²+y²＝4.81²，Δx∈[4.81,9.62]

如图9所示，利用MATLAB拟合出光斑沿x轴正方向与E方向的追踪玻璃锥棒4相交的面积变化量Δs和偏移量圆心距Δx的变化关系。图中显示，当偏移量Δx为9.62mm时，Δs达到最大值；当偏移量Δx为19.24mm时，此时光斑已经完全偏离追踪玻璃锥棒4和聚光玻璃锥棒3。

如图10所示，利用MATLAB拟合出光斑沿x轴正方向和E方向的追踪玻璃锥棒4相交的面积变化量Δs与太阳光入射菲涅耳透镜1时的入射角δ的曲线关系图。图中显示，当入射角δ达到2°左右时，面积变化量Δs达到最大值，与图9中偏移量Δx为9.62mm时结果相符合，此时光斑已经完全覆盖住E方向的追踪玻璃锥棒4；入射角度δ达到3.8°左右时，面积变化量Δs为0，与图9中偏移量Δx为19.24mm时的结果相一致，此时光斑已经完全偏离聚光玻璃锥棒和E方向的追踪玻璃锥棒4，说明精定位的最大追踪角度δ_max为3.8度左右。

同理，如图11所示，取光斑沿y轴正方向与A方向追踪玻璃锥棒4和F方向的追踪玻璃锥棒4相交的情况进行计算，假设光斑直径大小正好与聚光玻璃锥棒3的入射端面直径相等，为9.62mm。利用MATLAB拟合后如图中显示，当偏移量Δx为9.62mm时，Δs达到最大值；当偏移量Δx为16.66mm时，此时光斑已经完全偏离追踪玻璃锥棒4和聚光玻璃锥棒3。

如图12所示，当入射角δ达到1.7°左右时，面积变化量Δs达到最大值，与图11中偏移量Δx为9.62mm时结果相符合；当入射角δ达到3.3°左右时，面积变化量Δs为0，与图11中偏移量Δx为16.66mm时的结果相一致，说明精定位的最大追踪角度δ_max为3.8度左右。

由以上分析可知，当追踪角度过大或过小时，追踪玻璃锥棒4接收到的光强都较弱，如果区分不清是哪种情形，则无法确定转动镜筒2的方向。此时，根据反馈光纤8接收到的光强情况，即可判断太阳光是否照射在会聚玻璃锥棒3上，从而确定镜筒2的方向。

由于GPS粗定位有一定的误差Δζ，因此，精定位的最大追踪角度δ_max必须大于粗定位中GPS模块的追踪角度误差Δζ，即当粗定位完成后，其定位误差应在精定位的最大追踪范围以内，从而使精定位能够进行有效的追踪。两者配合下，可以实现大角度、高精度的太阳光追踪定位。

本发明的工作过程：

粗定位：本发明开启后，控制系统首先将镜筒2归位或调出上次运行角度记录，再由GPS模块获取当地时间和地理位置等信息并根据太阳运动理论以确定太阳的位置并反馈给控制系统，控制系统发出指令驱动镜筒2转动后跟随太阳完成粗定位。

精定位：控制系统根据从第二光电池接收到的电流或电压信号的强弱，判断天气阴晴状况，若从第二光电池没有接收到电流或电压信号，则判断为阴天，控制系统发出指令继续使用GPS进行追踪定位；若从第二光电池接收到电流或电压信号，则判断为晴天，那么控制系统根据六个第一光电池所反馈的电流或电压信号大小，发出指令驱动圆柱体镜筒2带动菲涅耳透镜1、玻璃锥棒3等沿A、B、C、D、E、F的六个方向所对应的追踪玻璃锥棒4中信号较强的方向转动，直至获得最强的光强后。

对镜筒2的位置以及角度调整：精定位完成后，控制系统根据所获得的最强光强时的电压或电流值，设定判定阴晴的第二光电池的阈值电流或阈值电压，当检测到的电流或电压达到阈值时，再次调整镜筒2的位置，直至六个第一光电池所接收的光信号均足够小为止，从而保证菲涅耳透镜对准太阳；控制系统同时监测第二光电池所接收的光信号的变化，如果光信号发生明显的减弱，而追踪玻璃锥棒4所对应的第一光电池所输出的电流或电压均未达到阈值，则可判断为天气发生变化，则控制系统发出指令继续使用GPS进行追踪定位；如果在追踪太阳的过程中，调整圆柱体镜筒2的位置和角度后仍无法接收到太阳光，那么控制系统发出指令重新启动GPS模块进行太阳的粗定位，并重复精定位和对镜筒2的位置以及角度调整。

具体地，本实施例中选取D_f＝290mm的菲涅耳透镜，齿距b＝0.3mm，选取的材料为聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，其折射率为n＝1.49，选取e₁＝9.62mm的聚光玻璃锥棒3和e₂＝9.62mm的追踪玻璃锥棒4，根据菲涅耳透镜1聚焦后的光斑半径r公式得到如图6光斑半径与菲涅耳透镜的焦距和直径关系示意图，因为

选择K＝0.5，此时光斑直径2r＝6.292mm，由

得

根据图7，我们通过计算可以得出光斑出射聚光玻璃锥棒3时的角度为

如果第一传光光纤6选用为双包层无源光纤，其数值孔径NA＝0.45，则孔径角为

满足

如果第一传光光纤6选用为SI型塑料包层传能光纤，其数值孔径NA＝0.46，则孔径角

满足

所以K＝0.5时，可以达到较理想的效果。根据光斑偏离聚光玻璃锥棒3入射端面的距离公式

得出太阳光入射菲涅耳透镜的入射角

目前GPS对太阳的角度定位精度可以达到1度以内，因此，上述方案可以满足要求。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，包括菲涅耳透镜(1)、镜筒(2)、玻璃锥棒组、多个第一监测盒(5)、第一传光光纤(6)、照明漫射器(7)、反馈光纤(8)、第二监测盒(9)、追踪装置和控制系统；

所述镜筒(2)为中空圆柱状，一端开口，另一端面封闭，所述菲涅耳透镜(1)安装于镜筒(2)开口的一端面，镜筒(2)和菲涅耳透镜(1)之间形成封闭空间(15)；

所述玻璃锥棒组安装于镜筒(2)另一端的封闭面，包括聚光玻璃锥棒(3)和多个追踪玻璃锥棒(4)，所述聚光玻璃锥棒(3)与菲涅耳透镜(1)同轴，多个所述追踪玻璃锥棒(4)以聚光玻璃锥棒(3)的轴线为中心沿周向均匀紧密的分布在聚光玻璃锥棒(3)的径向外侧，聚光玻璃锥棒(3)和追踪玻璃锥棒(4)的入射端面的面积均大于相对应的出射端面的面积，且所有入射端面均位于封闭空间(15)内；

所述追踪玻璃锥棒(4)与第一监测盒(5)一一对应，所述第一监测盒(5)内设有第一漫射器和第一光电池，所述追踪玻璃锥棒(4)的出射端面与第一漫射器连接，所述第一漫射器的出光端朝向所述第一光电池的采光面；

所述聚光玻璃锥棒(3)的出射端面通过第一传光光纤(6)与照明漫射器(7)连接，所述反馈光纤(8)的一端与照明漫射器(7)连接，所述反馈光纤(8)的另一端与位于第二监测盒(9)内的第二漫射器连接，所述第二监测盒(9)内还设有第二光电池，所述第二漫射器的出光端朝向所述第二光电池的采光面，所述第一监测盒(5)和第二监测盒(9)均不透光；

所述镜筒(2)安装于所述追踪装置上，所述第一光电池、第二光电池和追踪装置均与控制系统电性连接，所述控制系统通过追踪装置中的GPS模块对太阳进行粗定位，然后根据第一光电池和第二光电池传输的信号通过追踪装置使镜筒(2)转动，对太阳进行精定位以使照明漫射器(7)接收的光强最大。

2.根据权利要求1所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述追踪玻璃锥棒(4)的个数为6个。

3.根据权利要求1所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，δ_max定义为精定位的最大追踪角度，为精定位可追踪的太阳光对菲涅耳透镜(1)的入射角的最大值，精定位的最大追踪角度δ_max大于所述粗定位中GPS模块的追踪角度误差Δζ，其中Δζ由GPS模块定位精度以及时间精度确定，δmax由下式确定：

其中，e₁为聚光玻璃锥棒(3)的入射端面的直径，e₂为追踪玻璃锥棒(4)的入射端面的直径，f为菲涅耳透镜(1)的焦距，r为太阳光经菲涅耳透镜(1)聚焦后的光斑半径。

4.根据权利要求1所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述聚光玻璃锥棒(3)和追踪玻璃锥棒(4)的外表面均设有高反射膜。

5.根据权利要求1所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述聚光玻璃锥棒(3)的入射端面直径为e₁，太阳光经所述菲涅耳透镜(1)聚焦后的光斑半径为r，e₁和r之间满足

6.根据权利要求2所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述聚光玻璃锥棒(3)和追踪玻璃锥棒(4)均必须满足耦合条件：

其中，

为聚光玻璃锥棒(3)入射端的孔径角，

为追踪玻璃锥棒(4)入射端的孔径角，D_f为的菲涅耳透镜(1)的直径，f为菲涅耳透镜(1)的焦距。

7.根据权利要求6所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述第一传光光纤(6)要满足：

其中，

为第一传光光纤(6)的孔径角。

8.根据权利要求1所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述追踪玻璃锥棒(4)的出射端面通过第二传光光纤(10)与第一漫射器连接。

9.根据权利要求8所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述第一传光光纤(6)、反馈光纤(8)和第二传光光纤(10)为双包层无源光纤或SI型塑料包层传能光纤或SI型石英包层传能光纤。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的基于菲涅耳透镜的太阳光聚光系统，其特征在于，所述第一光电池和第二光电池均为硅光电池。

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