一种任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，首先结合实际需求与图像处理技术确立出主镜母线；其次通过解析几何中的数形结合思想构造出主镜反射镜的排布；最后结合二次镜、主焦距以及检测板的设计选取刻画出有效合理的聚光系统模型。本发明专利技术考虑到反射镜块数、反射镜间距占比参数对聚光性能的影响，基于Solidworks建立模型、蒙特卡罗光线追踪以及Optisworks光学仿真，分别分析对比不同值时的能流密度和光斑均匀性，进而优化出了结构参数最佳值，最终以优化后的数据建模仿真，得到了具有更高聚光性能的聚光系统，为今后空间太阳能电站的建立奠定了强有力的基础。

【技术实现步骤摘要】
201610182534

【技术保护点】
一种任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，其特征在于，所述任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法包括：首先结合实际需求与图像处理技术确立出主镜母线；其次通过解析几何中的数形结合思想构造出主镜反射镜的排布；最后结合二次镜、主焦距以及检测板的设计选取刻画出有效合理的聚光系统模型。

【技术特征摘要】
1.一种任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，其特征在于，所述任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法包括：首先结合实际需求与图像处理技术确立出主镜母线；其次通过解析几何中的数形结合思想构造出主镜反射镜的排布；最后结合二次镜、主焦距以及检测板的设计选取刻画出有效合理的聚光系统模型。2.如权利要求1所述的任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，其特征在于，所述聚光系统模型的聚光器每层块数为48，间隙占比为0.1。3.如权利要求1所述的任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，其特征在于，所述任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法包括以下步骤：步骤一，根据曼金斯教授提出的鸡尾酒杯模型，采用Sigmoid曲线添加控制参数后的方程为母线，即其中参数R决定聚光器杯体的口径，a决定杯体的高度，b决定杯体的胖瘦，c决定曲线的偏移；当b＝0.00484时有效照射面积和最大、方差最小；母线方程为：y=15001+e-0.00484x+4.5,(0<x<1500);]]>步骤二，主镜结构排列，一块反射镜占的圆周角为q，板与板之间的间隙占有圆周角为p，反射镜中心点到轴线的距离为该层反射镜的半径R，一块反射镜的边长为L；横向滚动时，一块板所占的宽度需小于两块板的中心距：2Rtan(α(p+q)/2)＜2Rsin((p+q)/2)；俯仰运动时，两块反射镜之间的交点到其中一块反射镜中心轴的距离大于板间距的一半：(R-L2)tan(p+q2)>Rtan(α(p+q)2);]]>其中板间距和边长的关系为联立2Rtan(α(p+q)/2)＜2Rsin((p+q)/2)、式，可得对α的约束条件；令第一层第一块板的坐标为(R1 0 H1)，且反射镜边长l1与第一层阵列半径R1之间的关系由俯视图得且由母线方程知第一层第i(i＝1,2,…,N-1,N)块板的坐标为：(R1cos[(i-1)(p+q)],R1sin[(i-1)(p+q))],H1)；对于上下层之间，第二层反射镜与第一层反射镜之间的间隙保持与第一层反射镜之间的间隙一致；其中β＜1的情况。4.如权利要求3所述的任意大型相控阵太阳能卫星聚光系统模型的构建方法，其特征在于，所述参数R、a的确定：已知地球同步轨道上的太阳能量为一个太阳常数S＝1367W/m2，经过传输后的总效率η＝0.19278～0.2754；当地电网需要的发电量为W＝2GW，那么地球同步轨道上的太阳能发电站收集到的功率应该为W1＝W/η；而空间太阳能发电站的聚光器半径R满足SπR2＝W1；从而得即根据现实需要选取较为合理的值，在此取a＝R＝1500m，保证杯体口径和高度一致。5.如权利要求3所述的任意大型相控阵太阳能卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：张菊香，潘红梅，陈亚南，张杰，李建峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61