太阳能集热装置日跟踪电液控制系统的设计与开发

摘要

随着经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，能源的有限性在不久的将来将成为制约社会发展的瓶颈，与此同时，在开发利用能源的过程中也带来了令人担忧的环境问题。因此，开发和利用新能源尤其是可再生能源成为人类的必要选择。太阳能以其清洁、可再生、用之不尽的优点在新能源的开发研究中愈来愈受到人类的重视。太阳能热发电是太阳能利用的重要方式，在各种发电系统中以槽式太阳能热发电系统技术最为成熟，在发达国家已实现商业化运作。提高太阳能利用效率、降低发电系统建造成本是太阳能利用的两大难题。本课题根据装置要实现的功能，规划和设计了槽式太阳能热发电系统的电液伺服控制系统，提出了一种跟踪太阳的方案，以实现高效利用太阳能的目的。
　　通过分析槽式太阳能电站集热装置的机械结构、运动特点，设计了用于装置的液压控制系统，并在仿真软件 AMESim中对系统进行了仿真。通过分析目前采用的太阳跟踪方式，本课题提出了一种单轴跟踪太阳的方案。首先设计了一种高精度、大范围的太阳位置光电传感器，实时检测太阳位置偏差信号，通过电路处理后输入单片机，经过单片机处理后得到太阳位置偏差角度，通过一定的控制算法进而驱动液压系统实现对太阳的跟踪。其次，根据控制系统的功能规划，完成了控制器硬件电路设计和软件编程。通过仿真、编程调试、试验验证，对槽式电站电液控制系统的性能进行了验证。结果表明，太阳位置光电传感器可实时精确检测太阳位置，跟踪精度满足聚光发电系统的要求，控制系统满足太阳能热发电的实际应用。

目录

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2我国的太阳能资源概况

1.3国内外槽式太阳能热发电发展状况

1.4课题研究的目的与意义

1.5课题研究的主要内容

第2章太阳能集热装置电液控制系统的整体设计

2.1电液控制系统功能规划

2.2系统整体方案规划

2.3本章小结

第3章集热装置液压系统设计及仿真分析

3.1集热装置结构介绍

3.2液压系统设计

3.3液压元件选型

3.4液压系统仿真分析

3.5本章小结

第4章太阳跟踪方案分析与太阳位置传感器设计

4.1太阳运行规律

4.2跟踪方案分析

4.3太阳位置传感器设计

4.4本章小结

第5章系统控制器软硬件设计

5.1 MSP430F5436芯片简介

5.2控制器硬件电路设计

5.3软件功能模块化设计

5.4本章小结

第6章试验验证

6.1液压系统试验

6.2光电传感器性能试验

6.3本章小结

第7章结论与展望

7.1课题结论

7.2课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果