[发明专利]一种可扩展线聚焦空间太阳能电站及方法

权利要求书

1.一种可扩展线聚焦空间太阳能电站，其特征在于，至少包括主支撑结构(1)、薄膜反射镜(2)、光伏电池阵(3)、电力传输系统(4)及微波发射天线(5)；所述的薄膜反射镜(2)和光伏电池阵(3)包括多组，薄膜反射镜(2)和光伏电池阵(3)连接至主支撑结构(1)上，薄膜反射镜(2)跟踪太阳光并将其反射至光伏电池阵(3)，光伏电池阵(3)进行光电转换后输出直流电，直流电经过电力传输系统(4)传送至微波发射天线(5)，由微波发射天线(5)将直流电转换为高功率电磁波后发射至地面接收系统；

在地球静止轨道上，面向空间入射光的多组薄膜反射镜（2）通过旋转机构（204）进行单自由度旋转姿态调整，将入射光捕获；其余的薄膜反射镜（2）通过线聚焦的方式将入射光反射至光伏电池阵（3）；光伏电池阵（3）通过导电关节旋转端（401）实现定日；光伏电池阵（3）通过光电转换将反射光转换为直流电；直流电经过导电关节旋转端（401）、导电关节非旋转端（402）和中央传输电缆（403）汇聚至微波发射天线（5）；振荡器、移相器和放大器将直流电转换为高功率电磁波，最终由天线阵面辐射至地面接收装置；

所述的薄膜反射镜（2）由反射镜支撑结构（201）、高反射率薄膜（202）、连接索（203）、及旋转机构（204）组成，反射镜支撑结构（201）为矩形，通过连接索（203）与高反射率薄膜（202）相连；旋转机构（204）连接反射镜支撑结构（201）和环形桁架（103）；旋转机构（204）控制薄膜反射镜（2），实现薄膜反射镜（2）对日定向，当薄膜反射镜（2）与太阳的相对位置发生变化时，调整薄膜反射镜（2）使反射镜中心法线与入射光的方向向量垂直；所述的主支撑结构（1）包括主桁架（101）、横向增强桁架（102）、环形桁架（103）、及纵向增强桁架（104），主桁架（101）的一端连接至微波发射天线（4），横向增强桁架（102）平行于主桁架（101）并等间隔地连接至环形桁架（103），四根两两呈90°布置的纵向增强桁架（104）的一端同环形桁架（103）相连，另一端连接至主桁架（101）；所述的高反射率薄膜（202）为聚酰亚胺基底的镀银薄膜；所述的主桁架（101）的一端连接至微波发射天线（4），共计两根为轴对称形式。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展线聚焦空间太阳能电站，其特征在于，所述的光伏电池阵（3）由电池阵横向支撑杆（301）、电池阵纵向支撑杆（302）、光伏电池板（303）、及电池板传输电缆（304）组成，光伏电池板（303）铺设于电池阵横向支撑杆（301）和电池阵纵向支撑杆（302）拼接而成的电池阵支撑结构，电池板传输电缆（304）同导电关节旋转端（401）相连；光伏电池板（303）优选多结砷化镓电池，电池阵横向支撑杆（301）、电池阵纵向支撑杆（302）的正反面均布置光伏电池板（303）。

3.根据权利要求1所述的一种可扩展线聚焦空间太阳能电站，其特征在于，所述的电力传输系统（4）由导电关节旋转端（401）、导电关节非旋转端（402）、及中央传输电缆（403）组成，导电关节旋转端（401）控制光伏电池板跟踪薄膜反射镜（2），同时将光伏电池板（303）输出的直流电传输至导电关节非旋转端（402）；导电关节非旋转端（402）与主桁架（101）固定，并与中央传输电缆（403）相连，中央传输电缆（403）将直流电传输至微波发射天线（5），中央传输电缆（403）优选低温超导电缆。

4.根据权利要求1所述的一种可扩展线聚焦空间太阳能电站，其特征在于，所述的微波发射天线（5）包括多组六边形子阵（501），多组六边形子阵（501）由三角形单元（503）拼接成六边形模块（502），在由六边形模块（502）拼接成六边形子阵（501）。

5.根据权利要求1所述的一种可扩展线聚焦空间太阳能电站的控制方法，其特征在于，至少包括主支撑结构、薄膜反射镜、光伏电池阵、电力传输系统及微波发射天线；所述的薄膜反射镜和光伏电池阵包括多组，薄膜反射镜和光伏电池阵连接至主支撑结构上，薄膜反射镜跟踪太阳光并将其反射至光伏电池阵，光伏电池阵进行光电转换后输出直流电，直流电经过电力传输系统传送至微波发射天线，在地球静止轨道上，面向空间入射光的多组薄膜反射镜通过旋转机构进行单自由度旋转姿态调整，将入射光捕获，其余的薄膜反射镜通过线聚焦的方式将入射光反射至光伏电池阵；光伏电池阵通过导电关节旋转端实现定日；光伏电池阵通过光电转换将反射光转换为直流电；直流电经过导电关节旋转端、导电关节非旋转端和中央传输电缆汇聚至微波发射天线；振荡器、移相器和放大器将直流电转换为高功率电磁波，最终由微波发射天线将直流电转换为高功率电磁波后发射至地面接收系统。