基于日光定向反射原理的定日镜系统的研制

摘要

太阳能作为可再生能源以及清洁能源,其开发应用越来越受到人类的重视,但是现今对太阳能的利用仍存在一些问题:如何提高太阳能利用效率,如何降低太阳能发电成本,如何降低太阳能系统自身功耗。本文旨在研究出一种低成本,低功耗的定日镜系统,用以辅助光伏系统、光热系统等提高太阳能利用效率,降低成本。
　　本课题提出了一种新型的跟踪思想-日光定向反射原理,依据此原理设计了一种新型的定日镜系统,围绕该系统,本文开展了以下工作:
　　(1)开展了太阳能定日镜技术的需求分析,通过对三种主要太阳能利用技术(太阳能供暖系统、太阳能光伏发电系统、太阳能光热发电系统)的调研和分析,阐述了定日镜技术对提高太阳能利用效率、控制成本的重要作用。
　　(2)介绍了日光定向反射原理;并依据此跟踪原理分别从跟踪、光路、控制三个方面对定日镜系统进行了相关参数的需求分析,设计了定日镜系统的初步结构模型;依据此结构的力学仿真分析与模态分析结果以及光斑模拟情况最终完成了系统的优化设计。
　　(3)根据优化后的结构设计模型,对系统各部分器件和实现方案进行了选择,研制出了一套包含跟踪系统、光路系统和控制系统的定日镜系统。
　　(4)设计并研制了一套适用于室内实验的性能测试系统,对定日镜系统的跟踪特性进行了简单的功能验证,对其抖动性进行了简单的测试说明。
　　(5)设计并研制了一套适用于外场实验的性能测试系统,对定日镜系统性能开展了以下几方面的测试并完成了测试结果的分析:①阈值对系统性能影响的测试;②休息时间对系统性能影响的测试;③光斑影响因素的测试;④系统耗能情况的测试。

目录

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第一章 绪论

1.1 太阳能利用的发展历史与前景

1.2 太阳能开发利用的发展现状

1.2.1 太阳能光伏发电

1.2.2 太阳能光热发电

1.2.3 太阳能热利用

1.3 定日镜系统研究意义

1.4 本文内容与结构

第二章 定日镜设计

2.1 定日镜原理

2.2 定日镜的设计

2.2.1 结构设计

2.2.2 光路设计（反射镜设计）

2.2.3 控制系统

第三章 定日镜研制与测试

3.1 结构研制

3.1.1 跟踪结构实现

3.1.2 光路实现

3.1.3 电路传感与实现

3.2 室内测试

3.2.1 测试方法

3.2.2 测试系统

3.2.3 测试原理

3.2.4 测试结果

3.3 外场测试

3.3.1 测试方法

3.3.2 测试系统

3.3.3 测试原理

3.3.4 测试结果

3.4 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 工作总结

4.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

附录