太阳光聚光系统技术方案

提供一种太阳光聚光系统，其具备校正由风压造成的反射镜的倾斜的结构。太阳光聚光系统(100)具备定日镜(2)、风向风速仪(4)以及控制器(10)。定日镜(2)具有调整反射镜(26)的朝向的电动机(23)。控制器(10)向电动机(23)输出目标角度指令。目标角度包含目标角度第一成分和目标角度第二成分。以使反射光朝向预定的目标位置的方式确定目标角度第一成分。根据由风向风速仪(6)测量出的风向和风速，与由风压产生的致动器输出轴和反射镜支承轴之间的扭转角的估计值对应地确定目标角度第二成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供一种太阳光聚光系统，其具备校正由风压造成的反射镜的倾斜的结构。太阳光聚光系统(100)具备定日镜(2)、风向风速仪(4)以及控制器(10)。定日镜(2)具有调整反射镜(26)的朝向的电动机(23)。控制器(10)向电动机(23)输出目标角度指令。目标角度包含目标角度第一成分和目标角度第二成分。以使反射光朝向预定的目标位置的方式确定目标角度第一成分。根据由风向风速仪(6)测量出的风向和风速，与由风压产生的致动器输出轴和反射镜支承轴之间的扭转角的估计值对应地确定目标角度第二成分。【专利说明】太阳光聚光系统
本申请基于2011年5月24日申请的日本专利申请第2011-115395号要求优先权。在本说明书中通过参照而援引该申请的全部内容。本专利技术涉及一种使用了定日镜的太阳光聚光系统。
技术介绍
获取电能或热能的系统之一中存在利用太阳光的系统。某种太阳光利用系统为了高效地利用太阳光，而具备将太阳光聚集到一点的聚光系统。已知一种被称为定日镜的设备，以将太阳光聚集到一点。定日镜由反射镜(通常是平缓的凹透镜)和调整该反射镜的朝向的致动器构成。关于定日镜，与太阳的运动同步地调整反射镜的朝向，使得反射光始终聚集到配置在预定的一点(目标点)的接收器。为了使反射光始终朝向接收器而需要精密地控制反射镜的朝向。与使太阳能电池板大致朝向太阳即可的发电系统不同，定日镜要求高的控制精度。在非专利文件 1:“PERF0RMANCE OF SOLAR CONCENTRATOR CONTROL SYSTEM”, KennethW.Stone, Charles W.Lopez, Proceedings of Joint Solar Engineering Conference, ASME1994中，介绍了对定日镜的控制性能的考察。
技术实现思路
如在非专利文件I中介绍的那样，基本上根据太阳的位置(方位角和迎角)来决定反射镜的朝向(方位角和迎角)。即，根据太阳的位置调整反射镜的朝向，使得反射光朝向接收器。但是，当风强时由于风压而反射镜倾斜，反射光有可能偏离接收器。当反射光稍微偏离接收器时，聚光效率也极端降低。本说明书提供一种太阳光聚光系统，其具备校正由风压造成的反射光的方向的偏离的结构。本说明书所公开的太阳光聚光系统具备定日镜和控制器。定日镜如上所述，具有调整反射镜的朝向的致动器。致动器典型的可以是电动机。控制器向致动器输出目标角度指令。本说明书所公开的系统的特征在于，还具备风向风速仪，控制器根据太阳的位置、由风向风速仪测量出的风向和风速，决定目标角度指令值。更具体地说，由控制器决定的目标角度指令是将根据太阳的位置决定的目标角度第一成分加上根据风向和风速决定的目标角度第二成分所得到的。以使反射光朝向预定的目标位置(接收器的位置)的方式确定目标角度第一成分。目标角度第二成分对应于由风压产生的致动器输出轴与反射镜支承轴之间的扭转角的估计值。该目标角度第二成分的存在用于校正由风压造成的反射光的方向的偏离。此外，致动器和反射镜支承轴经由减速机连结，因此“扭转角”也相当于减速机的输入轴与输出轴之间的扭转角。本说明书所公开的技术适合于不直接测量反射镜的朝向的系统。更具体地说，本说明书所公开的技术在控制器具有不反馈致动器输出轴的角度或反射镜的角度的开环的控制系统的情况、或具有控制致动器使得致动器的输出轴的旋转角与目标角度之间的偏差为零的反馈控制系统的情况下有效。本说明书所公开的系统利用目标角度第二成分补偿由风压造成的反射镜的倾斜，来代替直接测量反射镜的朝向并进行反馈。【专利附图】【附图说明】图1是太阳光聚光系统的整体图。图2是定日镜的控制框图。图3是说明因风压而施加到反射镜支承轴上的力矩的图。【具体实施方式】图1不出实施例的太阳光聚光发电系统100的概要图。以下，将太阳光聚光发电系统100简称为系统100。该系统100通过多个定日镜2将太阳光聚集到接收器9来进行发电。在接收器9配置有汽化装置，通过聚集的太阳光的热来加热水，从而生成蒸汽。蒸汽通过能源塔8被送到涡轮发电机(未图示)。由于太阳光而生成的蒸汽驱动涡轮，从而产生电力。在系统100中，还具备:太阳追踪传感器6，其测量太阳光的位置(方位角和迎角)；风向风速仪4，其测量在系统100的附近流动的风的风向和风速；以及控制器10，其控制定日镜2。在定日镜2中内置有电动机23和减速机25，能够通过它们调整反射镜26的朝向。控制器10主要根据太阳追踪传感器6的传感器数据获取太阳的位置，控制反射镜26的朝向使得太阳光的反射光到达接收器9。具体地说，控制器10根据太阳的位置和接收器9的位置计算反射镜的目标角度，将该角度作为指令值(目标角度指令)输出到电动机23的驱动器。此外，反射镜26稍微弯曲成凹面，使得反射光聚焦在接收器9的位置。另外，控制器10根据风向风速仪4的传感器数据获取在系统100的附近流动的风的风向和风速的数据，根据这些数据，对根据太阳追踪传感器6的传感器数据计算出的目标角度指令进行校正。将校正值定为补偿反射镜26受到风压而倾斜的角度的大小。控制器10针对多个定日镜分别计算包含校正值的目标角度指令，并发送到各定日镜的电动机的驱动器。此外，各定日镜2具备方位角和迎角的双轴的驱动机构，还对每个轴分别计算目标角度指令。但是，以下为了简化说明，而将反射镜的驱动轴假定为单轴来进行说明。图2示出控制器10和定日镜2的控制框图。此外，图2示出与一个定日镜有关的控制模块。对各定日镜准备了同样的控制模块。以下，将根据太阳追踪传感器6的传感器数据以使太阳光到达接收器9的方式计算出的反射镜的角度称为目标角度第一成分Arl，将补偿由风向和风压造成的反射镜的倾斜的补偿值称为目标角度第二成分Ar2。目标角度第一成分Arl和目标角度第二成分Ar2相加所得的值相当于目标角度Ar。参照图2，先说明定日镜2的构造。反射镜26经由支承轴27与减速机25的输出轴连结。另一方面，电动机23的输出轴23a与减速机25的输入轴连结。换言之,反射镜26经由减速机25与电动机23连结。作为一个例子，减速机25具有8000左右的减速比。在电动机23的输出轴23a具备角度传感器24。具体地说，角度传感器24是编码器，输出轴每转一圈输出100个脉冲。换言之，该编码器的分辨率是100PPR(Pulse Per Potation:每圈脉冲数)。在减速比是8000的情况下，该编码器的减速机输出轴的分辨率为800，000PPR。但是，如后文所述，由于反射镜26所受到的风压的影响而在减速机的输入轴与输出轴之间产生扭转，因此无法将角度传感器24 (编码器)的传感器数据视为反射镜的实际的倾斜角度。即使这样，控制器10也根据角度传感器24的传感器数据控制电动机。系统100根据由风向风速仪4测量出的风向和风速，补偿在减速机的输入轴与输出轴之间产生的扭转。如上所述，角度传感器24的传感器数据表不电动机23的输出轴的旋转角度。该角度被发送到变换部21。在变换部21中，将电动机23的输出轴的旋转角度换算为反射镜26的角度并进行输出。变换部21的输出作为反射镜的估计角而在电动机23的反馈控制中使用。电动机23被驱动器22驱动。驱动器22从控制器10接收角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳光聚光系统，其特征在于，具备：定日镜，其具有调整反射镜的朝向的致动器；控制器，其向致动器输出目标角度指令；以及风向风速仪，其中，控制器根据太阳的位置以及由风向风速仪测量出的风向和风速，决定目标角度指令值。

【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：樱井和彦，
申请(专利权)人：纳博特斯克有限公司，
类型：
国别省市：