在当今社会,能源问题作为制约人类发展的首要问题之一,其对各行各业的影响已经越来越大。开发利用清洁能源不但能够解决日益快速的社会发展对能源的大量需求,同时能够维持良好的生态环境,实现可持续发展。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的可再生清洁能源,有巨大的开发利用潜力。然而,尽管太阳能产业发展迅速,其系统整体的效率依旧不高,即太阳能的转换率偏低。这在一定程度上限制了太阳能在社会中的应用。造成这种现状的主要原因是目前太阳能采集系统主要依靠固定的太阳能电池板完成,由于太阳能电池板成本过高,导致整个大面积的太阳能利用系统价格昂贵。为了解决此类问题,科学家提出了太阳能聚光器。太阳能聚光器是太阳能利用系统的重要组成部分。它通过将大面积的入射太阳光汇聚在小面积的太阳能接收器上增大系统的效率,提高太阳能的转换率,减少了太阳能电池的使用量,从而降低了整个系统的成本。本文对太阳能聚光器进行了详细的介绍分析,并针对多镜面太阳能反射聚光系统进行了结构设计和优化,同时提出了利用角反射器实现太阳能辐射方向实时检测的方案,具体内容如下:(1)介绍了太阳能聚光反射器的研究背景和发展潜力,对其在国内外的研究现状进行了阐述。并对各种类的太阳能聚光反射器进行了具体介绍和性能比较。同时阐述了设计太阳能聚光反射器的相关光学理论。(2)设计了基于平面反射的二次反射太阳能聚光反射器,对结构和系统的聚光比进行了分析,并对系统进行了优化以达到更好的聚光效果。介绍了太阳能辐射方向实时检测系统的工作原理和结构框图。(3)设计了卡塞格伦式太阳能聚光反射镜,通过理论推导和仿真分析对聚光反射镜结构进行了设计。对出射光斑进行了整形,研究了该聚光反射系统由次镜遮挡造成的中心空洞问题,给出了解决方案,并将出射光斑尺寸进一步缩小。(4)针对角反射器太阳能辐射方向检测系统进行了研究。分析了角反射器的结构。利用光线追迹的方法对角反射器内部光线的传播进行了理论推导,同时利用仿真分析的方法得出角反射器有效反射区域与入射光角度变化的关系。利用此关系实现对太阳能辐射方向的检测。