本发明专利技术是针对利用代理装置的系统、装置和方法，所述代理装置通过在此代理装置上的一个或多个方向或坐标中的一个或多个经转向的光束的位置而指示来自对应光转向元件的经转向的光的方向性方面。从所述代理装置经转向的光的位置特性相关于与所述代理元件相关联的所述光转向元件的瞄准。这允许准确使用代理元件信息来确定和控制所述光转向元件的所述瞄准。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及代理元件和相关联系统，所述系统使用至少一个代理元件上的光的位 置特性来帮助将从光转向元件转向的光瞄准到目标上。更确切地说，该些策略用W可控制 地瞄准聚光太阳能发电（CSP)的场中的定日镜。
技术介绍
聚光太阳能发电（CSP)的场中的定日镜的使用在现有技术中是明确的。典型的 CSP系统包括至少一个中央塔和对应于每一中央塔的多个定日镜。所述塔W该样的方式集 中，即塔充当焦点，对应的多个定日镜在该焦点上共同地将日光聚集到与塔相关联的目标 (还被称作焦点或接收器）上。日光在塔接收器处的聚集因此直接有关于与塔相关联的定 日镜或其它聚集器的数目（直到某些基本限制）。此方法可聚集太阳能达极高水平，例如 在需要时约1000倍或更高。在实际应用中，许多系统在从50倍到5000倍的范围内聚集日 光。太阳能的高度聚集可随后由塔接收器转换为其它有用形式的能量。一个实践模式将聚 集的太阳能转换成待直接或间接使用的热（诸如通过产生蒸汽），W对发电机、工业设备等 提供动力。在其它实践模式中，聚集的太阳能可通过使用任何数目的光伏装置（也被称作 太阳能电池）直接转换为电。 定日镜大体上包括光转向元件（例如，镜子或其它合适的光学装置）W将日 光转向到目标。定日镜通常还包括支撑结构W用于保持所述镜子且允许所述镜子接合 (articulate)，例如在例如马达的致动器的控制下实现接合。至少，定日镜合意地提供两个 旋转自由度，W便将日光转向到固定的塔焦点上。定日镜可为平面的，但可能具有更复杂的 形状。 定日镜接合可遵循方位角/仰角方案，通过此方案，镜子围绕垂直于地球表面的 用于方位角的固定轴线旋转并且随后围绕平行于地球表面的仰角轴旋转。仰角轴禪合到方 位角旋转上使得仰角的方向随着方位角而变。 可替换地，定日镜可使用倾侧（tip)/倾斜（tilt)方案来接合，其中所述镜子围绕 平行于地球表面的固定的倾侧轴线和另一倾斜轴线旋转。所述倾侧轴线常常正交于所述倾 斜轴线，但所述倾斜旋转轴基于倾侧轴线旋转而倾侧。当定日镜法向向量平行于地球表面 的法向向量时，所述倾斜轴线平行于地球表面。还可W是其它方案，例如极轴（polar)跟踪 和许多其它方案。 在典型操作中，定日镜经指向使得反射日光入射在例如中央塔接收器的目标上， 所述目标常常相对于定日镜在空间中固定。因为太阳在白天期间相对于定日镜位点移动， 所W定日镜反射器常常适当地跟踪太阳W在太阳移动时保持反射光瞄准接收器。 图1示意性地示出典型CSP系统403。CSP系统403具有塔405,其具有焦点区域 407W及多个对应定日镜409(出于说明的目的仅展示其中的一者）中将反射日光瞄准于区 域407的一个。由向量411表示的日光在镜子413W由向量415表示的表面法线定向时从 定日镜413反射离开。镜413经准确瞄准使得根据向量417的反射日光大体上沿着定日镜 焦点向量419瞄准于焦点407,所述向量419是从定日镜413到塔焦点407的视线。如果镜 子413经不恰当地瞄准使得向量417不瞄准于焦点407,那么该两个向量417和419将彼此 发散。为了使反射光417入射在塔焦点407上，反射定律要求在日光向量411与镜子法向 向量415之间形成的角度必须等于在定日镜焦点向量419与镜子法向向量415之间形成的 角度。此外，所有S个向量411、415和419必须位于同一平面中。可使用向量代数展示在 给定日光向量411和所要焦点向量419的情况下，存在简单地为向量411和419的归一化 平均的镜子法向向量415的唯一解决方案。[000引大体上，控制策略使用开环控制、闭环控制或其组合。但许多定日镜控制系统采用 基于系统几何形状和太阳位置计算器的开环算法，W便随着时间而变确定太阳和定日镜焦 点向量。该些计算向每一定日镜装置产生方位角/仰角或倾侧/倾斜指令。此类控制系统 通常假设定日镜的位置是静态的并且良好界定，和/或W其它方式依赖于定期校准维护W 校正沉降W及其它使用期引起的漂移和偏移。开环解决方案的有利性在于它们不需要任何 反馈传感器来检测每一定日镜指向的良好程度。该些系统简单地告知每个定日镜如何指向 并且假定定日镜正确地指向。主要缺点在于开环系统需要W高精度制成的组件（如果将实 现准确性）。将精确度并入到系统组件中可为极昂贵的。另外，执行定日镜位置的精确勘察 可为昂贵的，W充分准确性执行开环计算需要所述勘察。精确度和勘察的费用随着定日镜 场中的定日镜的数目增加而逐步增加。因此，仅依赖于开环控制的系统趋于太昂贵。此类 系统也趋于使用更小数目的极大型定日镜，W便保持勘察费用低且最小化所需的精确度组 件和精确度操作的数目。 闭环控制策略通常证实难W适用于定日镜系统。闭环定日镜控制将需要依赖于来 自能够测量所要条件与实际条件之间的差或误差的一个或多个传感器的反馈。该些误差随 后经处理为到定日镜致动器的补偿信号W接合所述镜子，使得反射日光入射在目标或塔焦 点上。闭环指向具有的优点在于其并不需要精确组件或安装或系统几何形状的了解。也可 使所述系统对使用期限飘移较不敏感。对精确度的较少需求意味着该些系统与单独依赖于 开环控制的系统相比便宜得多。闭环系统提供使用控制软件而不是主要精确度技术的可 能，且控制与精确度技术相比实施起来较不昂贵。 对CSP系统应用闭环指向方法的困难由例如上述指向条件产生，其需要两个向量 的对等分而不是对准到单个向量。也就是说，如图1所示，在额定（nominal,标称）操作期 间定日镜413自身不特定指向任何内容，而是，其必须在太阳411与目标407之间的方向 415上指向，且方向415在太阳移动时随着时间改变。名义上，在此方向上不存在任何事物 而只有空旷的天空，对于传统的闭环跟踪系统，其不将镜子指向任何事物。 理想闭环定日镜跟踪系统应感测反射日光向量417与视线向量419之间的差异， 且致力于将所述差异控制为零。因此，CSP和聚集的光伏（CPV)系统设计者预期用于反馈 传感器的理想位置将为将所述传感器置放在反射光束的路径中，例如在塔焦点407处。不 幸的是，该是不可行的，因为没有实际传感器可承受由高度聚集的日光引起的极端温度或 UV剂量。该引起在无法安全地感测光束的情况下如何感测且校正光束的瞄准的大量技术挑 战。 其它方案是可能的，但较不合意。例如，一个现有技术系统化ttp: //www. heliostat.usAowitworks.htm)公开了控制反射日光向量417W与第S向量对准的传感 器，所述第=向量是靠近定日镜的传感器的轴线。在系统的安装期间，传感器与视线向量 419对准。因此，系统的准确性取决于此对准的准确性W及保持不变的对准。然而，在大型 CSP系统中，该由于一些原因可为不足的；举例来说，塔405在风中可能摇摆或经历热膨胀 或收缩。成本也可能是问题，因为每一定日镜需要单独的传感器，且因为每一传感器必须个 别地对准到塔。 在现有技术中常见的第二种类型的"闭环"定日镜系统是感测定日镜轴相对于定 日镜底座的定向的系统。控制系统随后对在该些轴的定向中任何检测的误差提供校正。此 类型的系统减轻在定日镜的齿轮系中的误差，但是其完全不感测反射日光向量417。此系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定日镜系统，包括：(a)多个定日镜，每一定日镜包括：i)光转向元件，所述光转向元件使入射日光转向；ⅱ)与所述光转向元件相关联的至少一个光学代理元件，其中，从至少一个视点所感测的所述代理装置上的光的位置特性相关于与所述代理元件相关联的所述光转向元件的瞄准；以及(b)控制系统，使用所述光学代理元件上的光的所述位置特性以将经转向的日光瞄准且聚集到至少一个目标上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：布拉登·E·海因斯，
申请(专利权)人：日光储备有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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