一种新型太阳跟踪装置的研制

摘要

太阳能属于清洁可再生能源,太阳能可用于发电,但是由于太阳能利用效率不高等因素导致了太阳能发电量在总发电量中的占有率较低,因而需要采用太阳跟踪装置提高太阳能的利用效率。目前,太阳跟踪装置已经广泛应用于太阳能光伏发电和热发电中,现有的装置虽然可以实现跟踪太阳的目标,但是从跟踪精度和加工成本方面综合考虑还是有所不足。本论文通过分析现有跟踪装置的不足之处依据太阳运行规律建立了两种数学跟踪模型:极轴式群组控制跟踪和俯仰轴一南北轴群组控制跟踪,依据模型分别提出两种太阳跟踪装置的可行方案并设计出相应的三维结构。
　　本论文通过对比两种太阳跟踪装置方案,分析出两种方案的特点:极轴式群组控制跟踪装置依靠大减速比的减速器实现了群组控制,降低跟踪装置的成本;俯仰轴一南北轴群组控制跟踪装置通过采用旋转支架的结构形式进一步简化了太阳跟踪装置的机械结构。最终本论文依据各个方案的特点确定出了采取俯仰轴一南北轴群组控制方案应用于光伏发电实验,本论文以这种跟踪方式为基础设计了跟踪装置的具体结构。此外本论文还通过考虑电池板之间的遮光率,对装置的结构进行了改进。
　　根据装置的设计图纸加工零件并进行组装,然后对该跟踪装置进行了实验研宄以验证装置在光伏发电中所起的作用,实验得出了跟踪装置的精度;此外通过实验还测出了跟踪式光伏电池板的输出功率以及固定式电池板的输出功率,通过对比发现采用跟踪装置后光伏电池的输出功率有明显的提高,很好的证明了本论文所设计的跟踪装置对于光伏发电效率的提高是非常有效的。

目录

摘 要

Abstract

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 太阳跟踪装置概述

1.2.2 电机直驱式太阳跟踪装置

1.2.3 减速式太阳跟踪装置

1.3 论文主要内容

第 2 章 群控式太阳跟踪装置的方案设计

2.1 太阳运行轨迹

2.1.1 赤道坐标系下太阳的位置

2.1.2 地平坐标系下太阳的位置

2.2 极轴式群组控制跟踪装置的方案设计与分析

2.2.1 极轴式群组控制跟踪装置的工作原理

2.2.2 极轴式群组控制跟踪装置的三维结构设计

2.3 俯仰轴-南北轴群组控制跟踪装置的方案设计

2.3.1 俯仰轴-南北轴群组控制跟踪装置的工作原理

2.3.2 俯仰轴-南北轴群组控制跟踪装置的三维结构设计

2.4 两种方案特点的对比分析

2.5 本章小结

第 3 章 装置运动规律计算及结构设计

3.1 跟踪装置运动规律

3.2 跟踪式和固定式的太阳辐照度对比计算

3.2.1 跟踪式和固定式电池的太阳入射角

3.2.2 跟踪式和固定式电池的倾角

3.2.3 太阳辐照度计算

3.3 装置结构设计及校核

3.3.1 主驱动系统自由度分析计算

3.3.2 主驱动系统尺寸计算及强度校核

3.3.3 支撑轴群控系统尺寸计算及强度校核

3.4 跟踪装置遮光率计算及结构优选

3.5 本章小结

第 4 章 跟踪装置的实验研究

4.1 电动推杆的控制方案

4.2 装置跟踪精度测试

4.3 光伏电池输出功率测量及对比分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢