荒漠太阳能电池板阵列表面运动维护机构关键技术研究

摘要

新能源迅速发展的趋势下，光伏产业兴起，光伏电站如雨后春笋般一座座建成。光伏并网后给水电和火电缓解了很大的压力，但是太阳能电池板表面一旦蒙尘，光电转换效率就会下降，削弱了光伏电站发电能力。在荒漠大型光伏电站中，使用现有的国内外太阳能电池板清洁技术，产生成本过高、作业困难、清洁效果差及损坏电池板等一系列问题，都严重影响着光伏电站的运维成本和使用寿命。
　　本文以太阳能电池板表面的灰尘量为因变量，以太阳能电池板的输出功率为自变量，对两个变量之间的关系进行了分析，得出了不同灰尘量覆盖下的电池板输出功率的趋势。分析了太阳能电池板阵列的安装架构，拟定了三种运动机构运动方式的方案，确定了挂轮式太阳能电池板阵列表面运动机构的设计方案。设计了挂轮式运动机构，使用挂轮机构解决了运动机构在串并联尺寸长，电池板表面承受力小、太阳能电池板安装倾斜角度大的太阳能电池板阵列表面移动的难题。运用 SolidWorks软件对运动机构中的各个零部件建模、装配和仿真，通过加工和采购零件，完成了运动机构的总装配。在可行性验证试验中，运动机构可以在具有一定角度的斜面电池板上平稳运动，证明挂轮式运动机构方案可行。
　　在传动机构简化和整体机构轻量化方面对挂轮式运动机构做了优化设计，分析了优化后的方案，进行了力学计算，运用ANSYS Workbench软件对该方案有限元分析，找出关键部件挂轮机构在静应力作用下的最大应力和最大位移均满足要求。相比于优化前的挂轮式运动机构，优化后挂轮式运动机构质量更轻，传动效率更高，使用更方便。
　　在运动机构的基础上提出了辊刷式执行机构试验机的设计构思，对辊刷式执行机构进行设计。对辊刷进行了力学模型简化，计算出辊刷轴挠度和支反力。根据支反力对轴承进行强度校核。在两种刷毛材料辊刷分别对电池板进行了清洁实验，经过三组实验对比，得出了优选刷毛材料方案，为电池板清洁作业提供了优选方案。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究进展

1.3 我国光伏电站实情分析

1.4 本文研究的主要内容

1.5 文章章节安排

第2章 灰尘量对输出功率的影响

2.1 电池板表面灰尘量的定义

2.2 灰尘量对输出功率的影响分析

2.3 本章小结

第3章 运动机构的总体结构设计方案

3.1 太阳能电池板阵列架构

3.2 运动机构设计方案

3.3 运动机构总体方案确定

3.4 本章小结

第4章 挂轮式运动机构的设计

4.1 关键零部件的设计

4.2 传动机构的设计

4.3 运动机构载体板的结构设计

4.4 挂轮式运动机构总装配图三维建模

4.5 运动机构总装配与可行性试验

4.6 本章小结

第5章 运动机构的优化分析

5.1 运动机构优化方案分析

5.2运动机构的有限元分析

5.3 本章小结

第6章 运动机构执行机构——辊刷的研究设计

6.1 辊刷式执行机构的设计方案

6.2 辊刷电机选型

6.3 辊刷的设计

6.4 刷丝验证试验

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 全文结论

7.2 未来工作展望

参考文献

致谢

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