本发明专利技术涉及一种中央接收器太阳能发电厂的太阳跟踪系统，包括反射阳光至接收器的定日镜场、指向至少一定日镜子分组的摄像机。摄像机配置为可产生多个定日镜反射的阳光图像。定日镜包括方位可设置的镜面且几何排列可通过参数组建模。一种估计定日镜参数以开环跟踪太阳的方法包括通过设置定日镜的反射方向并探测同时至摄像机的阳光反射获得指向样本。该方法使用获得的指向样本和摄像机的测量位置估计定日镜参数。利用估计的跟踪参数，该方法准确保持阳光反射指向接收器开环。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及太阳能发电厂，更具体地，涉及中央塔式接收器太阳能发电厂中 的定日镜跟踪定标。
技术介绍
中央塔式接收器发电厂中，定日镜组向安装于塔顶的接收器的反射阳光。一种类 型的接收器转换入射辐射能为输出高压高温蒸汽，之后可送入涡轮机进行电力发电。定日 镜一般安装于塔周围的地面。各定日镜具有刚性反射表面，可跟踪太阳，即表面白天采用向 阳方位，保持反射移动的太阳光至接收器。需要高度准确地跟踪太阳，可最小化接收器周围 溢出的反射光，并允许对接收器表面的入射通量分布进行一些控制。在较大的发电厂中，有数百至几十万定日镜。除了准确跟踪太阳外，需要经济地制 造并安装定日镜。这又与机械公差和对太阳跟踪准确性有不利影响的其它限制相关。因此， 需要创造一种准确估计公差以定标跟踪太阳实现较小或无溢出损耗的系统。
技术实现思路
本专利技术实施方式的各方面涉及中央塔式接收器太阳能发电厂太阳跟踪的定日镜 公差定标。本专利技术的一实施例提供了一种中央塔式接收器太阳能发电厂的太阳跟踪系统，包 括具有定日镜以反射阳光至接收器的定日镜场；指向至少一子分组定日镜并配置为产生 定日镜图像的摄像机；以及配置为处理图像、控制定日镜并估计跟踪太阳开环的定日镜参 数的控制器。本专利技术的另一实施例提供了一种估计用于中央接收器太阳能发电厂开环太阳跟 踪的定日镜参数的方法，发电厂包括反射阳光至接收器的多个定日镜和多个摄像机，各定 日镜的几何排列通过参数组建模，各定日镜包括可通过配置设定方位的镜面，各摄像机指 向至少一子分组定日镜并配置为可产生定日镜图像，该方法包括使用指向定日镜的摄像 机获得定日镜指向样本；使用指向样本估计定日镜的跟踪参数；并使用估计的跟踪参数保 持阳光反射朝向接收器开环。附图说明参照以下说明、所附权利要求及附图可更好地理解根据本专利技术示例性实施方式的 上述及其它特征和方面图1是根据本专利技术各方面的反射阳光至接收器的定日镜的示意图；图2是根据本专利技术各方面的中央接收器发电厂的透视图；图3是根据本专利技术各方面的摄像机的侧视示意图；图4是根据本专利技术各方面的数据流图5是根据本专利技术各方面的阳光反射图；图6是根据本专利技术各方面的另一阳光发射图；图7A是根据本专利技术各方面的投射于摄像机平面的部分定日镜场的示意图；图7B是根据本专利技术各方面的摄像机产生的一组定日镜反射阳光于摄像机的图 像；图8是根据本专利技术各方面的初始化禁区程序的流程图；图9是根据本专利技术各方面的安排指向样本获得程序的流程图；图10是根据本专利技术各方面的指向样本获得程序的流程图；图11是根据本专利技术各方面的配置空间内定日镜中心反射搜索的示意图；图12是根据本专利技术各方面的定日镜参数估计程序的流程图；以及图13是根据本专利技术各方面的跟踪程序的流程图。具体实施例方式本专利技术一实施例中，一种中央塔式接收器发电厂包括接收阳光以直接产生蒸汽或 电的安装于塔上的接收器。接收器一般接收一段角度范围且处于光圈内的阳光。通过调整 镜子方位以跟踪移动太阳的地面安装的大量定日镜，阳光被反射接收器光圈。跟踪时，定日 镜反射阳光的方向随太阳移动动态调整(根据控制器的命令)，以基本持续反射阳光至接 收器光圈内。发电厂也包括几个指向定日镜的记得安装于塔上的摄像机。测量程序之后， 获得接收器和摄像机相对全局坐标系的位置。但在存在十至几十万定日镜的发电厂内，定 日镜的几何排列信息不能通过测量程序有成本效益地获得。一般制造和安装程序后，已知 的定日镜几何排列信息仅达到公差值，或“公称值”。一般，公差远超过准确跟踪所需水平。 因此，该系统估计定日镜几何排列的参数。为高度自动并平行估计参数，在指向样本获得程 序中，该系统命令定日镜反射阳光至摄像机，其后可估计公差足够小的定日镜参数，以进行 准确的开环太阳跟踪。估计定日镜参数的程序包括同时瞄准定日镜子分组，以反射阳光至摄像机。在特 定太阳位置下反射阳光至摄像机的定日镜配置区域形心搜索程序后，获得指向样本。因太 阳散射且镜子尺寸有限，该区域存在。各指向样本是定日镜和摄像机标识符、太阳位置及形 心配置的记录。获得各定日镜的充足指向样本后，该程序使用所获指向样本估计定日镜的 一组参数。估计参数足以准确进行太阳跟踪，因此用于实现接收器光圈内的高聚光、低溢出 且可控通量。初始参数估计阶段后，定日镜子分组继续搜索指向样本(以刷新参数)，同时 其它定日镜跟踪太阳进行发电。这允许系统适应安装几何排列、地面特征及估计参数内其 他时间相关变化中每分钟的转变。图1示出了如何根据本专利技术建模定日镜130的各方面。定日镜130具有反射来自 太阳100的光至接收器110的镜面132。接收器110 —般安装于塔120顶部。接收器110 上的入射光被接收器110捕获，并作为热能转至热油、蒸汽或熔盐等传热流体，或通过高聚 光光伏电池直接转为电能传热流体可直接用于一些实施例或之后与包括涡轮机发电的动 力块结合使用。图1所示实施例中，定日镜130的镜面132或镜子是刚性且基本平坦表面。其它实 施方式中，也可使用其它形状，如凹面或多面表面。反射阳光至接收器110取决于镜面132的方位。反射阳光的几何排列示为单位向量、A和f。向量^表示从定日镜134镜面132中 心点0至太阳的方向。向量A表示镜面132的法向方向。镜子不平坦时，A表示凹面或多面 表面中心顶点的法线。向量f表示从镜面132中心点0至接收器110上目标点R的方向。h 平分 ？和Zi之间夹角时，阳光可反射至接收器，且镜子向阳。太阳移动时镜子保持向阳被称为 太阳跟踪。图1所示实施例中，定日镜130的镜面132安装于基座134。其它实施方式中，定 日镜也可安装于框架或其它刚性支承结构上，透地或非透地。所示实施例中，控制镜面方位 的定日镜的运动通过两次旋转参数化。第一次旋转θ绕基本垂直地表的轴旋转。第二次 旋转φ绕与地表迹基本相切的轴旋转。第一次旋转θ可称为平摇。第二次旋转φ可称为倾 斜。在另一实施例中，两侧旋转绕两个相互垂直且基本水平的轴旋转，称为“倾斜-倾斜”， 在某些情况下提供无奇点的太阳跟踪。本专利技术不限于任何特定的定日镜运动，只要该运动 已知，且允许镜子法线可跨越太阳跟踪所需立体角。在一些实施例中，镜子可由步进电机驱 动，计步时，便利地免除对位置编码器及相关电子装置的需要，尽管可能要求限位开关和机 械挡块等原位置传感器。正向运动将双角定日镜结构对应于镜子法线。对于图ι所示理想化的定日镜，两 个旋转轴轴对齐、垂直并相交于镜面中心点0。因此，正向运动通过绕Θ和φ轴组合旋转实 现，如矩阵乘法所示。逆向运动是获得产生镜面所需法线的所需角配置的过程。一般类型的定日镜130的正向运动可通过一组参数P1, P2，... Pn建模。参数可 包括定日镜基架相对测量发电厂其它部件位置用框架的刚体平移和旋转参数。另外，参数 可包括轴垂直度、平移配置、步进方位非线性度、镜子安装角度等定日镜重要制造公差内部 参数。为准确、快速估计参数P P 2，. . . P Ν，根据本专利技术实施例的系统使用摄像机指向 定日镜场的配置。根据示例性实施例的定日镜定标和跟踪控制系统的基本操作包括四个阶 段样本获得、参数估计、开环跟踪和参数刷新。第四阶段中，一小组定日镜经过第一、第二 和第三阶段以刷新估计的参数，以适应例如地面移动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于中央接收器太阳能发电厂用太阳跟踪系统，包括：具有多个定日镜的定日镜场，所述定日镜用于反射阳光至接收器；指向至少一子分组所述定日镜并被配置为产生所述定日镜的图像的多个摄像机；以及配置为处理图像、控制定日镜并估计跟踪太阳开环的所述定日的镜参数的控制器。
【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：DS瑞兹尼克，AD阿扎奇斯，A赛斯托，MB赫特肖恩，
申请(专利权)人：伊苏勒有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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