基于人造光源的日光反射装置校正系统及校正方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于人造光源的日光反射装置校正系统和校正方法，该校正系统包括：可自由行进的校正车，安装于校正车上的激光发射装置及其姿态定位系统、用于接收经日光反射装置反射光线的光敏阵列接收屏及其姿态定位系统、激光发射装置支撑机构、接收屏支撑机构，测距定位系统、数据处理系统。本发明专利技术既克服了基于太阳光结合太阳光斑成像校正方案的高成本、耗时、图像处理复杂、光斑难于搜索等缺陷，也克服了大功率塔式人造光源等校正系统的高成本问题、搜索问题，以小功率、低成本、高精度的方法，实现日光反射装置的校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及塔式太阳能热发电领域，具体涉及基于人造光源的日光发射装置的校正系统及校正方法。
技术介绍
塔式太阳能发电系统包括放置在高塔(也可称接收塔)上的接收器、高塔周围地面上铺设日光反射装置(例如，定日镜)，计算机控制系统和跟踪传动机构。计算机控制系统控制日光反射装置自动跟踪太阳，并将太阳的光线反射到位于接收塔顶部的接收器，使其中的介质沸腾，由此所产生的蒸汽来驱动汽轮发电机，进而实现发电。只有日光反射装置精确跟踪太阳位置的变化，才能保证太阳光斑能量准确聚集到接收器上，保证热发电系统有较高的光热转换效率，进而保障热发电系统的工作效率。目前塔式太阳能热发电系统中对日光反射装置的控制方法主要有两种闭环控制方法和基于光斑采集装置校正的开环控制方法。一、闭环控制方法闭环控制的方法是一种具有开发前景的控制日光反射装置的方法，但是在目前在商业电站中的应用很少，其原因主要是在接收器上同时有成千上万个从日光反射装置反射的光斑，因此无法对每个日光反射装置在接收器的光斑位置进行测量；为了实现闭环控制， 需要在每个日光反射装置上增加复杂的机电装置或者光电检测系统来间接测量光斑的位置，这势必会增加投资成本和运行成本，从而影响电站的效率。二、基于光斑采集装置校正的开环控制方法该方法是设置若干光斑采集装置，日光反射装置将太阳光反射到光斑采集装置上，通过对光斑采集装置上的光斑图像处理、分析，推算出日光反射装置的位置与姿态信息，结合太阳的位置信息，进而实现日光反射装置的跟踪太阳控制。该方法主要存在以下缺陷光斑采集装置需要立于高处，而且面积很大，这将大大增加成本；图像处理复杂， 耗时，不利于快速校正；进行光斑识别时，易受杂光干扰；由于光斑采集装置与日光反射装置距离较远，日光反射装置的姿态及位置误差被该距离放大后，极有可能造成光斑偏出光斑采集装置，且方向不明，需要大量的搜索工作；受到光斑采集装置大小的限制，光斑采集装置的数量可能会较多，不同角度的日光反射装置在光斑采集装置上形成形状不同的光斑，也给图像处理与识别增加难度；由于需要采集太阳位于不同位置时的多组数据，故需要在一个大的时间跨度内采样，从而使整个校正周期过长。
技术实现思路
为了克服以上缺陷，本专利技术提供了一种快速、简捷、可靠性好、校正周期短的基于人造光源的日光反射装置校正系统和方法。为实现上述目的，本专利技术采用基于人造光源的日光反射装置校正系统，该系统包括可自由行进的校正车，安装于校正车上的激光发射装置及其姿态定位系统、用于接收经日光反射装置反射光线的光敏阵列接收屏及其姿态定位系统、激光发射装置支撑机构、接收屏支撑机构、测距定位系统和数据处理系统。其中校正车可通过人工操作、人工遥控或自动控制方式控制其行进。在所述系统中，激光发射装置可为气体激光器、固体激光器或半导体激光器。例如，气体激光器可以为氦-氖激光器、氩离子激光器、二氧化碳激光器、铜蒸气激光器等，固体激光器可以为晶体激光器和玻璃激光器等，半导体激光器可以为砷化镓激光器、硫化镉激光器、磷化铟激光器等。激光发射装置的姿态定位系统可以包括作为方位传感器的陀螺经纬仪和作为俯仰传感器的陀螺测斜仪，并且以步进电机为执行器，闭环控制激光的出射方向。光敏阵列接受屏可以布置有光敏阵列电子传感器，当光敏阵列接收屏接收到激光光源发出的经过日光反射装置反射的光点时，其光敏阵列电子传感器输出该光点在屏上的二维坐标。光敏阵列接收屏姿态定位系统可以包括姿态陀螺仪，用于调整光敏阵列接收屏的姿态，使其可在一定范围内自由旋转。测距定位系统可以包括安装于标志物上的信号发射装置及安装于校正车上的信号接收装置。所述信号可以是超声波或红外线。作为替代方案，所述标志物可以是信号发射装置本身。本专利技术还提供一种基于人造光源的日光反射装置校正方法，其包括以下步骤Sl 建立一种基于人造光源的日光反射装置校正系统，包括可自由行进的校正车、安装于校正车上一个支撑机构上的激光发射装置及其姿态定位系统、安装于校正车上另一个支撑机构上用于接收经日光反射装置反射光线的光敏阵列接收屏及其姿态定位系统、测距定位系统和数据处理系统；S2 角度误差信息采集和位置误差信息采集；S21 将校正车置于日光反射装置正前方，以激光发射装置作为人造光源，根据某一时刻太阳高度角及方位角数据设定激光发射装置，使其光源位置与该时刻的太阳高度角及方位角一致；S22 采集角度误差信息和位置误差信息；调整接收屏的初始位置通过日光反射装置的名义位置、名义姿态，以及光源的位置、方向，计算出当日光反射装置处于名义位置时，经日光反射装置反射的光点在接收屏上的坐标，并记录此时光源与标志物之间的距离；其中所述名义位置和名义姿态是在不考虑日光反射装置误差的理想状态下经日光反射装置反射的光点位于光敏阵列接收屏中心时日光反射装置的位置及姿态；将日光反射装置的高度角和方位角转动一定的角度，再次记录接收屏上的坐标信息和光源到标志物的位置信息，采样多组数据后，保存于数据处理系统中；S3 处理采样数据，并通过校正算法，给出一组高度角、方位角的补偿值，使日光反射装置转到补偿之后的位置，此时光点应该近似位于屏面中心点上，如光点仍与中心点有较大距离，则重复采样、校正并检查故障；S4 校正检验校正完毕后，次日开工时日光反射装置按照校正之后的位置转动，以消除由于加工和安装等原因产生的日光反射装置位置及姿态误差。与现有技术相比，本专利技术提供的校正系统和方法具有以下有益效果第一，本专利技术采用了校正车技术，既克服了基于光斑采集装置校正方案的高成本、 耗时、图像处理复杂、难于将光斑搜索至光斑采集装置范围内等缺陷，又克服了日光反射装置数量多，校正时难以标记的问题。第二，校正车可近距离地对日光反射装置进行校正，避免了诸如大功率塔式人造光源校正系统的远距离校正对误差的放大效应。第三，本专利技术中的各种陀螺传感器，利用了大地坐标系，人造光源的入射方向及接收屏的姿态只依赖于当地的大地坐标系，克服了地面不平整、装置机械误差等造成的局部坐标系的漂移问题。第四，本专利技术可在夜间校正，避免了与日间正常工作时间冲突的问题，夜间校正完毕的日光反射装置翌日即可工作，当日工作的日光反射装置亦可于当夜进行校正。附图说明图1是本专利技术具体实施例的校正车的结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的激光光源模拟控制框图；图3是本专利技术具体实施例的光敏阵列接收屏的姿态控制框图；图4是本专利技术具体实施例的校正车在标志物处归零的示意图；图5是本专利技术具体实施例的校正方法的流程图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施方案对本专利技术进行进一步说明。本专利技术所列举的实施方案和实施例仅用于说明的目的，使本领域的普通技术人员能够更好地理解和实施本专利技术， 而无意限制由权利要求书限定的保护范围。实施例参见图1至图5，本实施例提供一种基于人造光源的日光反射装置校正系统，该系统包括可自由行进的校正车1、安装于校正车上的激光发射装置2及其姿态定位系统3、用于接收经日光反射装置10反射光线的光敏阵列接收屏4及其姿态定位系统5、激光发射装置支撑机构6、接收屏支撑机构7、测距定位系统和数据处理系统9。校正车1可通过下列方式之一控制其行进人工操作、人工遥控、自动控制。激光发射装置2选自以下其中一种类型气体激光器、固体激光器或半导体激光器，并且能本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于人造光源的日光反射装置校正系统，其特征在于，包括：可自由行进的校正车、安装于校正车上一个支撑机构上的激光发射装置及其姿态定位系统、安装于校正车上另一个支撑机构上用于接收经日光反射装置反射光线的光敏阵列接收屏及其姿态定位系统、测距定位系统和数据处理系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李德文，贾士博，宓霄凌，黄文君，李江烨，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江中控太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86