【摘要】：研究、發(fā)展和利用新的潔凈能源,特別是太陽(yáng)能,成為解決能源與環(huán)境協(xié)調(diào)相容與能源短缺問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)問(wèn)題的重要途徑。太陽(yáng)能是廣泛分布并且取之不盡、用之不竭的“綠色”環(huán)�？稍偕履茉�,是世界各國(guó)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的最佳解決方案之一。但是目前大規(guī)模的太陽(yáng)能應(yīng)用中光伏電池轉(zhuǎn)換效率不高,而且成本價(jià)格很高。因此為了增加太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)電量及發(fā)電效率,應(yīng)當(dāng)采用自動(dòng)跟蹤式的發(fā)電裝置取代固定安裝的太陽(yáng)能光伏電池板和其它太陽(yáng)能設(shè)備。 本論文以上海電氣中央研究院太陽(yáng)能集熱控制技術(shù)研究及應(yīng)用課題作為項(xiàng)目背景,分析了太陽(yáng)方位角和高度角的變化規(guī)律以及跟蹤控制的控制要求,搭建跟蹤控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),并應(yīng)用TI公司TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為核心控制芯片,由帶位置傳感器的直流電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制電池板的支撐軸俯仰角,能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)速監(jiān)控保護(hù),能與上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊,具備手動(dòng)控制與自動(dòng)跟蹤兩種不同的工作模式,保證系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)跟蹤的自動(dòng)控制。通過(guò)聯(lián)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的跟蹤控制器具有良好的性能,能顯著的提高光伏發(fā)電的發(fā)電效率。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK513.4;TM615
【圖文】：

使太陽(yáng)能利用術(shù)的快速發(fā)展與大規(guī)模應(yīng)用。地球潛在的太陽(yáng)能資源為2.5-80TW[、我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，圖1.1所示為我國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況示意圖，我國(guó)國(guó)土面積上每年所接收到的太陽(yáng)輻射能量相當(dāng)于1.9X1012噸標(biāo)準(zhǔn)煤，達(dá)到5.6X1022焦耳t5]。因?yàn)樘?yáng)轄射能量容易受氣候、地理位置等不確定環(huán)境條件因素的影響，所以其分布具有明顯的地域性差異的特征。如何更加高效的對(duì)太陽(yáng)能加以利用是當(dāng)前急需發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，為了提高光伏電池板和太陽(yáng)能集熱器光電轉(zhuǎn)換效率以及降低太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的成本，世界各國(guó)紛紛投入大量的資金研究太陽(yáng)能發(fā)電的實(shí)用性[61�？偟膩�(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)主要有以下兩種不同的方法：一是進(jìn)一步提高太陽(yáng)能的能量轉(zhuǎn)換效率，二是安裝太陽(yáng)角度自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)以使太陽(yáng)能光伏陣列和集熱裝置能始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。在現(xiàn)有的大量太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱裝置中

降低甚至不能有效的進(jìn)行聚光，降低了發(fā)電效率。因此為提高太陽(yáng)能利用率和發(fā)電量，太陽(yáng)能發(fā)電裝置需要引入太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)。圖1.2為太陽(yáng)能發(fā)電裝置圖，圖（a)為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏電池板能在兩個(gè)維度的電機(jī)控制下跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，保持與太陽(yáng)入射光

簡(jiǎn)單的太陽(yáng)跟蹤控制裝置的發(fā)電裝置比固定位置和角度安裝的發(fā)電裝置的太陽(yáng)能利用率高出20%以上如圖1.3PG]為焦線水平布置-南北跟蹤方式的原理示意圖，其中轉(zhuǎn)軸（焦線）為東西方向布置，跟蹤軌跡為根據(jù)預(yù)先計(jì)算得到的太陽(yáng)赤諱角的變化數(shù)據(jù)，光伏電池板或集熱裝置繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而現(xiàn)實(shí)對(duì)太陽(yáng)位置的實(shí)時(shí)跟蹤。安裝了這種太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)的裝置在正午時(shí)刻效率最高，而上午和下午時(shí)陽(yáng)光都是斜射射入電池板，因此效率較低，這種跟蹤方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是他并不能使入射的太陽(yáng)光線始終垂直于電池板或集熱裝置的反射鏡，因此對(duì)太陽(yáng)能利用的效率的提高并不是很理想[21]。天頂. 北極南圖1.3焦線水平布置-南北跟蹤方式原理圖Fig.1.3 Schematic diagram of E-W placement of axle focal line(2)雙軸跟蹤雙軸跟蹤是在太陽(yáng)高度角和赤yN角兩個(gè)維度上對(duì)太陽(yáng)的全方位跟蹤，它有兩個(gè)不同的跟蹤方式：極軸式全跟蹤和高度角-方位角式全跟蹤。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785304