一种线性菲涅尔式聚光系统用cpc汇聚率的测量装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能几何光学效率测量技术领域，特别涉及一种线性菲涅尔式聚光 系统用CPC汇聚率的测量装置与方法。
【背景技术】
[0002] 在线性菲涅尔式聚光集热系统中，将一次反射镜的反射光看作多条均匀分布的光 线，到达真空集热管金属内管的光线数与进入复合抛物面聚光器(CPC)开口的光线数之比 称为CPC汇聚率。CPC作为二次聚光装置，能够保证真空集热管接收到更多的太阳光线，CPC 汇聚率对提高光热转换效率非常关键，光热效率的转换直接影响的是线性菲涅尔式太阳能 热发电电站的发电量，从而影响电站的整体经济性。
[0003] 目前CPC汇聚率是通过仿真的实体模型导入专用光学软件或者在Matlab中建立数 学模型后利用光线跟踪法计算而得。由于后期加工精度和误差等会造成汇聚率发生变化， 仿真计算无法真实准确反映出实际加工成型的CPC汇聚率。因此亟需对CPC汇聚率的测量 进行研究。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种CPC汇聚率的测量方法及装置，可以CPC汇聚率测量。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为： 一种线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，包括CPC固定框架、被测CPC和集 热管，在集热管上缠绕柔性薄膜太阳能电池裸片，CPC固定框架上设有光杆框架，光杆框架 上设有滑车和激光器，滑车通过同步带和同步轮与步进电机连接，步进电机驱动滑车移动。
[0006] 所述柔性薄膜太阳能电池裸片，功率为0.5W，电压为1.5V。
[0007] 所述光杆框架由Φ 8mm镀铬光轴组成，表面粗糙度< 0.8，硬度HRC62 ± 2，不易弯 曲。所述光杆框架由Φ 8mm。
[0008] 所述Φ 8mm镀络光轴公差-5um至-14um。所述激光器的光斑调节范围为2-5mm。
[0009] 所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置的测量方法，其特征在于 包括以下步骤： A、 将滑车移至被测CPC-端，调节激光器发出光斑入射角度设=0°入射被测CPC; B、 步进电机带动滑车沿被测CPC宽度方向往返移动； C、 滑车从被测CPC-端移至另一端为1次，滑车往返移动N次后，记下激光器发出光斑反 射至柔性薄膜太阳能电池裸片后出现高电平次数M，M除以N即为被测CPC在该入射角下的汇 聚率； D、 调节激光器变换入射角#为10°、20°、30°或40°，重复上述步骤，计算得出不同入射 角下的被测CPC汇聚率，将0°、10°、20°、30°和40°等5个汇聚率相加计算出平均汇聚率。 [0010]所述步骤D中柔性薄膜太阳能电池裸片在全黑暗状态下，使用80mW、532nm的绿色 激光器发出的激光光斑面积打在电池板上，垂直照射该电池板输出电压为20mV为高电平。
[0011]本发明通过建立检测设备可以精确计算不同入射角下的被测CPC汇聚率，进而得 出平均汇聚率。平均汇聚率直接决定CPC汇聚率对提高光热转换效率，评价真空集热管排布 是否理想并指引工作人员调节角度和位置，通过本检测设备不断测定修正真空集热管角度 和位置，能够保证真空集热管接收到更多的太阳光线，大幅提高产品工作效率。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构不意图； 图2为激光器光斑入射角度示意图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0014] 一种线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于包括CPC固定框 架1、被测CPC 2和集热管3，在集热管3上缠绕柔性薄膜太阳能电池裸片4，CPC固定框架1上 设有光杆框架5,光杆框架5上设有滑车7和激光器6,滑车7通过同步带8和同步轮9与步进电 机10连接，步进电机10驱动滑车7移动。所述被测CPC2弯曲，功率为0.5W，电压为1.5V。所述 光杆框架3由Φ 8mm镀铬光轴组成，表面粗糙度< 0.8，硬度HRC62 ± 2，不易弯曲。所述光杆框 架3由Φ 8mm，所述Φ 8mm镀络光轴公差-5um至-14um。所述激光器6的光斑调节范围为2-5mm。
[0015] 线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置的测量方法，其特征在于包括以 下步骤： A、 将滑车7移至被测CPC2-端，调节激光器6发出光斑入射角度#:=0°入射被测CPC2 ; B、 步进电机10带动滑车7沿被测CPC2沿宽度方向往返移动； C、 滑车7从被测CPC2-端移至另一端为1次，滑车7往返移动N次后，记下激光器6发出光 斑反射至柔性薄膜太阳能电池裸片4后出现高电平次数M，M除以N即为被测CPC在该入射角 下的汇聚率； D、 调节激光器6变换入射角政为10°、20°、30°或40°，重复上述步骤，计算得出不同入射 角下的被测CPC2汇聚率，将0°、10°、20°、30°和40°等5个汇聚率相加计算出平均汇聚率。所 述步骤D中柔性薄膜太阳能电池裸片4在全黑暗状态下，使用80mW、532nm的绿色激光器发出 的激光光斑面积打在电池板上，垂直照射该电池板输出电压为20mV为高电平。
[0016] -种利用线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率测量装置的测量方法，包括如下步 骤： A、 将滑车7移至被测CPC2-端，调节激光器6发出光斑入射角度设=0°入射被测CPC2，被 测CPC2宽度为520mm ; B、 步进电机10带动滑车7沿被测CPC2沿宽度方向往返移动； C、 滑车7从被测CPC2-端移至另一端为1次，滑车7往返移动N=18次后，记下激光器6发 出光斑反射至柔性薄膜太阳能电池裸片4后出现高电平次数M=20，M除以N即为被测CPC在该 入射角下的汇聚率0.9; D、 调节激光器6变换入射角0为10°、20°、30°或40°，重复上述步骤，计算得出不同入射 角下的被测CPC2汇聚率，将0°、10°、20°、30°和40°等5个汇聚率0.85、0.9、0.85、0.8,相加计 算出平均汇聚率0.86。所述步骤D中柔性薄膜太阳能电池裸片4在全黑暗状态下，使用80mW、 532nm的绿色激光器发出的激光光斑面积打在电池板上，垂直照射该电池板输出电压为 20mV为高电平。该测试对象效率为0.86,还需真空集热管角度和位置以提高平均汇聚率，并 在调整后继续检测。
[0017] 所述入射角度为被测CPC2的线性菲涅尔式聚光系统一次反射镜反射光线入射(图 2中R0)至CPC开口（图2中AB)时与CPC对称轴（图2中丽)的夹角（图2中办）。
[0018] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于包括CPC固定框架 (1)、被测CPC( 2)和集热管(3)，在集热管(3)上缠绕柔性薄膜太阳能电池裸片(4)，CPC固定 框架（1)上设有光杆框架巧），光杆框架巧）上设有滑车(7)和激光器(6)，滑车（7)通过同步 带(8)和同步轮(9)与步进电机(10)连接，步进电机(10)驱动滑车(7)移动。2. 根据权利要求1所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于 所述柔性薄膜太阳能电池裸片(4)，功率为0.抓，电压为1.5V。3. 根据权利要求1所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于 所述光杆框架巧）由Φ 8mm锻铭光轴组成，表面粗糖度含0.8，硬度HRC62 ± 2，不易弯曲； 所述光杆框架巧）由Φ 8mm。4. 根据权利要求3所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于 所述Φ 8mm锻铭光轴公差-5皿至-14皿。5. 根据权利要求1所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置，其特征在于 所述激光器(6)的光斑调节范围为2-5mm。6. 根据权利要求1至5任一项所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置的 测量方法，其特征在于包括W下步骤： A、 将滑车（7)移至被测CPC(2)-端，调节激光器(6)发出光斑入射角度6=0°入射被测 CPC(2)开口； B、 步进电机（10)带动滑车口)沿被测CPC(2)沿宽度方向往返移动； C、 滑车（7)从被测CPC(2)-端移至另一端为1次，滑车(7)往返移动N次后，记下激光器 (6)发出光斑反射至柔性薄膜太阳能电池裸片(4)后出现高电平次数M，M除WN即为被测CPC 在该入射角下的汇聚率； D、 调节激光器(6)变换入射角面为10°、20°、30°或40°，重复上述步骤，计算得出不同入 射角下的被测CPC(2)汇聚率，将0°、10°、20°、30°和40°等5个汇聚率相加计算出平均汇聚 率。7. 根据权利要求6所述的线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置的测量方法， 其特征在于所述步骤D中柔性薄膜太阳能电池裸片(4)在全黑暗状态下，使用80mW、532nm的 绿色激光器发出的激光光斑面积打在电池板上，垂直照射该电池板输出电压为20mV为高电 平。
【专利摘要】本发明涉及太阳能几何光学效率测量技术领域，特别涉及一种线性菲涅尔式聚光系统用CPC汇聚率的测量装置与方法。包括CPC固定框架、被测CPC、柔性薄膜太阳能电池裸片和集热管，在集热管上缠绕柔性薄膜太阳能电池裸片，CPC固定框架上设有光杆框架，光杆框架上设有滑车和激光器，滑车通过同步带和同步轮与步进电机连接，步进电机驱动滑车移动。本发明通过建立检测设备可以精确计算不同入射角下的被测CPC汇聚率，进而得出平均汇聚率。平均汇聚率直接决定CPC汇聚率对提高光热转换效率，评价真空集热管排布是否理想并指引工作人员调节角度和位置，通过本检测设备不断测定修正真空集热管角度和位置，能够保证真空集热管接收到更多的太阳光线，大幅提高产品工作效率。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN105571837
【申请号】CN201610155030
【发明人】范多旺, 马军, 王成龙, 巩景虎, 范多进, 牛小山, 孔令刚
【申请人】兰州大成聚光能源科技有限公司, 兰州大成科技股份有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月18日