全自动多层层压机关键技术研究

摘要

层压机是太阳能电池板生产流程中的一种重要的封装设备，在一定真空热压条件下，首先使太阳能电池组件中的EVA均匀融化，然后在常温下EVA凝固，使太阳能电池组件粘合成整体的一种设备。在层压过程中，层压机的工作层数与自动化的水平，对电池组件的封装效率而言是关键因素;同时加热系统及温度控制系统的水平对电池板的封装质量、工作寿命起着很重要的作用。因此对层压机多层结构、加热系统及温度控制系统等关键技术的分析与研究是非常有实用意义。
　　本文针对现有层压机设备所存在的问题，积极汲取和借鉴国内外在层压机设计上的先进技术与理念，对多层层压机结构、电加热板及温度控制系统进行分析研究，主要完成以下工作:
　　(1)在分析现有层压机的两种多层结构基础上，将两者进行融合改进;然后建立层压机中受力最复杂结构上箱体的有限元模型，在ANSYS Workbench进行热—结构耦合分析，并在满足材料强度与刚度要求的基础上，对上箱体进行结构优化。
　　(2)利用传热学理论知识，结合国内外对电加热板结构研究的成果，以电加热板中的电加热管的功率与布置尺寸为变量建立电加热板的温度场函数，然后以板面温度最大温差为目标函数在MATLAB中求解。建立求解后模型，再在ANSYSWorkbench中进行温度场分布仿真，以验证数学模型准确性。
　　(3)在分析其他学者对温度控制理论研究基础上，结合模糊控制与PID控制算法的优点，设计温度控制系统的模糊PID控制器，并在MATLAB Simulink软件中进行仿真分析;另外介绍了模糊PID算法在PLC程序上实现方法。
　　本文基于ANSYS Workbench和MATLAB软件平台，对多层层压机关键技术进行研究，间接证明分析结果的正确性。

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摘要

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表格索引

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 能源应用现状

1．1．2 太阳能发电技术

1．1．3 光伏发电应用现状

1．2 层压机发展现状

1．2．1 层压机设备发展现状

1．2．2 温度控制算法研究现状

1．3 课题研究方法与内容

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究内容

1．4 本文结构安排

第2章 太阳能电池板封装设备分析

2．1 引言

2．2 太阳能层压机分类

2．3 太阳能电池层压机工作原理

2．3．1 层压机工作过程

2．3．2 层压机层压条件设置与控制

2．4 层压机的组成系统

2．4．1 加热系统

2．4．2 真空系统

2．4．3 起升系统

2．4．4 控制系统

2．5 本章小结

第3章 多层层压机结构设计与优化

3．1 引言

3．2 多层层压机结构设计

3．2．1 多层层压机结构方案选型

3．2．2 建立多层层压机实体模型

3．3 多层层压机上箱体有限元分析

3．3．1 热—结构耦合分析

3．3．2 层压机上箱体的有限元模型

3．4 上箱体结构优化

3．4．1 确定优化参数

3．4．2 优化参数关系

3．4．3 优化结果

3．5 本章小结

第4章 电加热板分析与优化

4．1 引言

4．2 传热学理论基础

4．3 建立电加热板温度场模型

4．3．1 电加热板介绍

4．3．2 电加热板模型简化

4．3．3 电加热管温度分布

4．4 数学模型求解及仿真分析

4．4．1 最大温差函数

4．4．2 温差函数求解

4．4．3 仿真模拟与结果分析

4．5 本章小结

第5章 全自动层压机温度控制系统设计与仿真

5．1 控制理论概述

5．2 控制算法介绍

5．2．1 PID控制算法理论基础

5．2．2 模糊控制理论基础

5．3 模糊PID温度控制系统设计

5．3．1 输入输出量的模糊化

5．3．2 建立模糊控制规则

5．4 模糊PID控制器仿真分析

5．4．1 建立控制系统仿真模型

5．4．2 仿真结果分析

5．5 模糊PID控制算法在PLC程序上的实现

5．5．1 PLC选择

5．5．2 模糊PID算法在PLC上实现

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 电加热板数学模型求解程序