1000倍聚光的光伏聚光器的非成像设计
赵清亮1, 陈俊云1, 吴晓光1, 胡宜宁2
1.哈尔滨工业大学机电工程学院;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室
摘要:
为了设计一种应用于高倍聚光光伏系统中的具有高光学效率、轻量化、低高宽比和良好的光照均匀性的高倍聚光器,采用SMS(simultaneous multiple surfaces)设计方法,应用光束扩展原理和边界光线原理,同时设计具有全内反射功能的光学表面和具折射功能的光学表面,编写数值计算程序,优化各光学表面的轮廓,完成了包含主透镜和二次透镜的高倍聚光器的设计.优化后的高倍聚光器具有1 000倍聚光、小于0.4的高宽比和1.5°的集光角.光线模拟分析结果表明:该聚光器可实现高于85%的光学效率和很好的光照均匀性,应用于高倍聚光光伏系统时易于封装,且在配置两轴跟踪系统的条件下可实现高效率聚光.
关键词: 光学设计 高倍聚光器 光束扩展原理 边界光线原理 SMS设计方法
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2011.05.012
分类号:TK513.1
基金项目:航天科技创新基金重点项目(CAST200817);新世纪优秀人才支持计划资助(NCET-07-0246)
Nonimaging design of a high efficient photovoltaic concentrator with 1000 X concentration
ZHAO Qing-liang1, CHEN Jun-yun1, WU Xiao-guang1, HU Yi-ning2
1.School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,150001 Harbin,China;2.State Key Laboratory of Applied Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Science,130033 Changchun,China
Abstract:
To design a high gain concentrator with high efficient,light weight,low aspect ratio and good uniformity of solar cell illumination for a high concentration photovoltaic system,the SMS(simultaneous multiple surfaces) method was used for simultaneous design of total internal reflection optical surfaces and refraction optical surfaces on the basis of conservation of etendue and edge-ray principle.In realizing that,the optical surface profiles of the concentrator was calculated and optimized using numeric method to complete the design of the concentrator including a primary lens and a secondary lens.The optimized concentrator has 1 000 X concentration,an aspect ratio less than 0.4 and acceptance angle of 1.5°.Moreover,the result of ray tracing of the concentrator indicates that high efficient more than 85% and good uniformity of the solar cell illumination can be achieved.Therefore,when the designed concentrator is applied to a high concentration photovoltaic system with a 2-axis tracking system,an easy assembly process and high optical efficient can be realized.
Key words: optical design high gain concentrator conversation of etendue edge-ray principle SMS method
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
1000倍聚光的光伏聚光器的非成像设计
本站小编 哈尔滨工业大学/2019-10-24
相关话题/设计 光学 系统 优化 机电工程学院
316H堆焊UNS N10003合金参数优化、组织和硬度的研究
316H堆焊UNSN10003合金参数优化、组织和硬度的研究杨飞1,2,黎超文2,李志军2,蒋力2,叶祥熙2,刘芳1(1.上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;2.中国科学院上海应用物理研究所,上海201800)摘要:研究异种合金焊接可以降低熔盐堆结构材料的成本并确保其安全性,本文采用钨 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05金刚石光学窗口相关元件的研究进展
金刚石光学窗口相关元件的研究进展王伟华1,代兵1,王杨1,舒国阳1,姚凯丽1,刘本建1,赵继文1,刘康1,杨磊2,朱嘉琦1,3,韩杰才1(1.特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学),哈尔滨150001;2.哈尔滨工业大学分析测试中心,哈尔滨150001;3.微系统与微结构制造教育部重 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05响应面分析法优化不锈钢激光切割工艺参数
响应面分析法优化不锈钢激光切割工艺参数李永亮1,2,3,王敬1,3,梁强1,3(1.重庆工商大学机械工程学院,重庆400069;2.重庆工商大学工程训练中心,重庆400069;3.制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室(重庆工商大学),重庆400069)摘要:为了获得良好的不锈钢激光切割质量,确定合 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05油气田污水储罐腐蚀性能模拟设计及试验研究
油气田污水储罐腐蚀性能模拟设计及试验研究周勇1,周攀虎1,董会1,赵密锋2,孙良1,刘彦明1(1.西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065,2.塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)摘要:为研究油气田污水对储罐腐蚀行为的影响,对储罐中污水进行腐蚀性能预测。模拟研究了温度、流速、压力以及p ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05窄带隙聚吡咯甲烷衍生物的制备与光学性能
窄带隙聚吡咯甲烷衍生物的制备与光学性能王攀,江玉婷,陈阳(滁州学院材料与化学工程学院,安徽滁州239000)摘要:由于高分子发光材料具有柔韧性好、合成简单、可大面积制备和使用寿命长等优点,成为近年来显示和照明领域的研究热点。本文以N-甲基吡咯和苯甲醛类为单体,采用缩聚法制备了3种可溶性、窄带隙、分子 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05汽车六角球头冷锻工艺优化与数值仿真
汽车六角球头冷锻工艺优化与数值仿真陈凌翔,李月超(新乡职业技术学院汽车工程系,河南新乡453000)摘要:冷锻成形工艺是一种少无切削的净近成形工艺,以其精度高、生产效率高、低耗节能等优点,大量使用在汽车零配件的生产。六角球头销是汽车转向系统中的关键零件,其六角成形的质量直接影响到产品的使用性能。本文 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05合成生物学基因设计软件:iGEM设计综述
合成生物学基因设计软件:iGEM设计综述伍克煜1,刘峰江1,许浩1,张浩天1,王贝贝1,2(1.电子科技大学生命科学与技术学院,成都611731;2.电子科技大学信息生物学研究中心,成都611731)摘要:随着基因回路规模的扩大,和应用范围的拓展,传统的合成基因回路的设计思路面临着新的挑战。新合成基 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05基于问题导向的生物信息学综合实验教学设计
基于问题导向的生物信息学综合实验教学设计霍颖异1,2,徐程2,吴敏1,2,陈铭2(1.浙江大学国家级生物实验教学示范中心,杭州310058;2.浙江大学生命科学学院,杭州310058)摘要:针对生物信息学相关课程的实验教学需求,结合前沿科研问题和成果,设计了基于问题导向的生物信息学综合实验。实验以宏 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05MutPrimerDesign:用于人类基因编码区域突变位点的引物设计程序
MutPrimerDesign:用于人类基因编码区域突变位点的引物设计程序曹英豪,彭公信(中国医学科学院基础医学研究所&北京协和医学院基础医学院,北京100730)摘要:位于基因编码区的DNA突变与基因的功能密切相关。在已知人类基因编码区的突变位点时,如何在基因组上设计引物验证该突变是一个重要的问题 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05液压轮毂马达辅助驱动系统控制策略实车验证
液压轮毂马达辅助驱动系统控制策略实车验证曾小华,崔臣,张轩铭,宋大凤,李立鑫(汽车仿真与控制国家重点实验室(吉林大学),长春130025)摘要:为充分提升重型牵引车辆通过不良路面的能力,对国内某款重型牵引车在传统结构的基础上加装了前轴液压轮毂马达辅助驱动系统,并针对该混合动力系统,开发了工程化的控制 ...哈尔滨工业大学科研学术 本站小编 哈尔滨工业大学 2020-12-05