一种平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法
【专利摘要】本发明公开了一种平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法，包括以下步骤，1）在CPC横切面建立xoy坐标系，设CPC由抛物线组成，点B、点F在X轴上，且对称设置Y轴两侧，点G、点B在X轴上方；2）将光线MC平行于y轴射向抛物线经点C反射后，光线经过B点，然后与最佳均匀面B1F1交于A1点；点C到X轴的距离为最大特征高度Hmax；3）将光线M'C'平行于y轴射向抛物线经点C'反射后，与最佳均匀面B1F1交于A点；点C'到X轴的距离为最小特征高度Hmin；4）将CPC上部进行截取，截取后CPC高度为d，d起始于X轴，沿Y轴向上，取值范围为：Hmin≤d≤Hmax。通过运用该截取方法截取的CPC，经济性好，聚光后的光强均匀度获得提高，能够应用于低倍聚光光伏以及光伏光热综合利用系统中。
【专利说明】一种平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低倍太阳能聚光光伏以及光伏光热综合利用【技术领域】，涉及到线聚光且对称布置的平板接收型复合抛物面聚光器设计计算，尤其涉及一种平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法。
【背景技术】
[0002]美国学者Winston根据最大聚光原理发明了复合抛物面聚光器(CPC, CompoundParabolic Concentrator),早期用于高能物理试验中做射线检测，1974年开始尝试用于太阳能技术。CPC是一种根据边缘光学原理设计的非成像聚光器，这种聚光器的特点是，在CPC接收角范围内，对任意给定的接收角，可得到热力学上最大可能的聚光比。平板接收型CPC,由左右对称的两片抛物面组成，平板接收体布置在底部，一般用于聚光比10以下。由于CPC的非成像特性，只需做间隙性的跟踪调节甚至是季节性的跟踪调节，无需连续跟踪或精确跟踪。当聚光比在3以下时，可以固定布置，无需跟踪调节。另外，CPC不但能够接收直接太阳辐射，还能很好的接收散射辐射。
[0003]将CPC应用于低倍聚光光伏以及光伏光热综合利用领域，可以很好利用以上指出的CPC优势，然而，随着CPC聚光比的增加，CPC的高度也将显著增加，这将导致CPC经济性显著下降，增加CPC安装难度，因此，根据CPC的特点，对其进行截取，常规截取CPC采用截取比在2/3~1/2之间，认为是理想的，此设计方法虽然考虑到了 CPC经济性，但是未考虑CPC聚光后的光强均匀度，导致CPC无法较好的应用于低倍聚光光伏以及光伏光热综合利用领域。
【发明内容】
[0004]针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种平板接收型复合抛物面聚光器CPC的截取方法，利用该截取方法截取的CPC，经济性好，聚光后的光强均匀度也获得了提高，能够较好应用于低倍聚光光伏以及光伏光热综合利用系统中。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的截取方法为:
[0006]包括以下步骤:
[0007]I)在平板接收型复合抛物面聚光器CPC的横切面建立xoy坐标系，设CPC的横切面由抛物线&、F组成，其中，点B、点F在X轴上，且对称设置于Y轴两侧，点G、点I在X
轴上方，则入射光孔宽度G1、出射光孔宽度;§歹、抛物线焦距F_F’、CPC高度H以及CPC最
佳均匀面B1F1与出射光孔BF之间的距离均已确定，平板接收体或太阳光伏电池布置在B1F1上；
[0008] 2)将光线MC平行于y轴射向抛物线SB，经抛物线(?发生反射后，反射后光线经过B点后与最佳均匀面B1F1交于A1点；其中，点C为光线MC在抛物线(Tb的反射点，光路M-C-B-A1为发生二次反射导致破坏B1F1上光强均匀度的分界线，则以出射光孔BF为基准，点C到X轴的距离为最大特征高度Hmax ；
[0009]3)将光线M’ C’平行于y轴射向抛物线@，经抛物线涵发生反射后，与最佳均匀
面B1F1交于A点；其中，点A为最佳均匀面B1F1与Y轴的交点，光路M’ -C，-A为在B1F1上出现未聚光区域导致破坏B1F1上光强均匀度的分界线，则以出射光孔BF为基准，点C’到X轴的距尚为最小特征闻度Hmin ；
[0010]4)将CPC上部进行截取，截取后CPC高度为d，d起始于为X轴，沿Y轴向上，d的取值范围为=Hmin ^ d ^ Hmax0
[0011]最大特征高度Hmax的计算过程为:
[0012]首先，获取点C在xoy坐标系中的参数方程组:
【权利要求】
1.一种平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法，其特征在于，包括以下步骤:1)在平板接收型复合抛物面聚光器CPC的横切面建立XOy坐标系，设CPC的横切面由抛物线^、Jp组成，其中，点B、点F在X轴上，且对称设置于Y轴两侧，点G、点I在X轴上方，则入射光孔宽度反、出射光孔宽度互P、抛物线焦距:JF、CPC高度H以及CPC最佳均匀面B1F1与出射光孔BF之间的距离^[均已确定，平板接收体或太阳光伏电池布置在B1F1上；2)将光线MC平行于y轴射向抛物线经抛物线汤发生反射后，反射后光线经过B点后与最佳均匀面B1F1交于A1点；其中，点C为光线MC在抛物线的反射点，光路M-C-B-Ai为发生二次反射导致破坏B1F1上光强均匀度的分界线，则以出射光孔BF为基准，点C到X轴的距离为最大特征高度^iax ; 3)将光线M’C’平行于y轴射向抛物线涵，经抛物线@发生反射后，与最佳均匀面B1F1交于A点；其中，点A为最佳均匀面B1F1与Y轴的交点，光路M’ -C，-A为在B1F1上出现未聚光区域导致破坏B1F1上光强均匀度的分界线，则以出射光孔BF为基准，点C’到X轴的距尚为最小特征闻度Hmin ； 4)将CPC上部进行截取，截取后CPC高度为d，d起始于为X轴，沿Y轴向上，d的取值范围为=Hmin ≤d≤Hmax0
2.根据权利要求1所述的平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法，其特征在于，最大特征高度Hmax的计算过程为: 首先，获取点C在xoy坐标系中的参数方程组:
3.根据权利要求1或2所述的平板接收型复合抛物面聚光器的截取方法，其特征在于，最小特征高度Hmin的计算过程为: 首先，获取点C’在xoy坐标系中的参数方程组:
【文档编号】G02B27/00GK103941394SQ201410160832
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】魏进家, 谢胡凌, 高阳 申请人:西安交通大学