本文針對(duì)一種超輕型可收攏的徑向肋結(jié)構(gòu)反射器展開(kāi)研究,提出了一種發(fā)條驅(qū)動(dòng)的便攜式極軸太陽(yáng)位置追蹤裝置,希望將其用于太陽(yáng)位置的追蹤,提高太陽(yáng)能的收集效率。太陽(yáng)能發(fā)電裝置包括徑向肋薄膜反射面、集熱器和視日追蹤裝置。本文對(duì)視日追蹤裝置進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。該平臺(tái)在滿(mǎn)足跟蹤精度的基礎(chǔ)上具有重量較輕,安裝簡(jiǎn)單,便于攜帶,成本低,節(jié)能環(huán)保,且不需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。首先,介紹了太陽(yáng)方位跟蹤定位的原理。簡(jiǎn)要介紹了日地運(yùn)動(dòng)規(guī)律和描述日地位置關(guān)系的兩種坐標(biāo)系,在此基礎(chǔ)上,給出了太陽(yáng)日照分布和位置參數(shù)計(jì)算,并從跟蹤軸數(shù)和控制方式兩個(gè)角度詳細(xì)介紹了太陽(yáng)方位跟蹤定位系統(tǒng)。然后,對(duì)視日追蹤平臺(tái)進(jìn)行了方案的分析與選擇。根據(jù)徑向肋結(jié)構(gòu)反射器的特點(diǎn),提出了一種輕型的便攜式視日追蹤平臺(tái)方案。介紹了平臺(tái)的安裝和工作流程,并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì),包括平臺(tái)的使用緯度范圍、平臺(tái)的整體大小、伸縮桿的設(shè)計(jì)、反射器的支撐構(gòu)件設(shè)計(jì)、聚光透鏡、平臺(tái)的固定方式等。接著,對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行了各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。驅(qū)動(dòng)裝置采用純機(jī)械的驅(qū)動(dòng)方式,包括以發(fā)條作為動(dòng)力的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)輪系和控制反射器以固定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的擒縱機(jī)構(gòu)和單擺。通過(guò)推導(dǎo)反射器在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的力矩變化方程,計(jì)算了反射器在極限工況對(duì)極軸的力矩,根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)了帶盒發(fā)條的具體參數(shù),通過(guò)3D打印制作出發(fā)條盒的實(shí)物模型,并對(duì)發(fā)條的實(shí)物進(jìn)行了選擇。對(duì)于其他口徑的反射器,提出了采用改變套筒配重的方法補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。隨后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì),介紹了控制系統(tǒng)的工作流程,設(shè)計(jì)了發(fā)條軸的止逆機(jī)構(gòu)、擒縱機(jī)構(gòu)和單擺,分析了不同位姿下單擺與擒縱機(jī)構(gòu)連接引起的誤差。根據(jù)發(fā)條盒、極軸、傳動(dòng)輪系和擒縱機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系,通過(guò)計(jì)算單擺的運(yùn)動(dòng)周期推導(dǎo)出擒縱輪的運(yùn)動(dòng)周期,結(jié)合極軸的角速度,計(jì)算出輸入端和輸出端的角速度比,從而確定了齒輪系的總傳動(dòng)比,比較了幾種嚙合傳動(dòng)的方案,最終選擇諧波齒輪加直齒輪的傳動(dòng)方案。隨后計(jì)算了諧波齒輪的參數(shù),推導(dǎo)出傳動(dòng)輪系的誤差,并確定了驅(qū)動(dòng)裝置在邊環(huán)的安裝形式。最后,對(duì)視日追蹤平臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)軟件對(duì)平臺(tái)中的主要構(gòu)件進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,包括在重力載荷下套筒環(huán)、邊環(huán)、伸縮桿和定長(zhǎng)桿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核,建立了平臺(tái)在兩種安裝角下的有限元模型,最終推導(dǎo)了風(fēng)力公式,分析了平臺(tái)在風(fēng)載狀態(tài)下的穩(wěn)定性,以及追蹤平臺(tái)的模態(tài)特性,驗(yàn)證了整個(gè)視日追蹤平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性,并為平臺(tái)的優(yōu)化提供了依據(jù)。本文的分析對(duì)小型便攜式太陽(yáng)位置追蹤裝置在太陽(yáng)能工程中未來(lái)的應(yīng)用有一定的意義。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TK513.4
【部分圖文】：

4a） b) c)圖1.3 三種不同形式的聚光太陽(yáng)能收集系統(tǒng)1.2.2 拋物槽式系統(tǒng)目前槽式系統(tǒng)是三種技術(shù)中商用最成熟的，通過(guò)拋物面將陽(yáng)光聚焦在用玻璃封裝的集熱管上，集熱管沿著接收器線(xiàn)性排列，管中裝有吸熱的工質(zhì)（通常是油），通過(guò)吸收陽(yáng)光的熱能將水加熱產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，驅(qū)動(dòng)葉輪電機(jī)組發(fā)電。槽式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)光能到熱能的有效轉(zhuǎn)化，與其他發(fā)電技術(shù)相比經(jīng)濟(jì)性好，投資少，電力價(jià)格低，原料沒(méi)有高污染、高能耗，易安裝且維護(hù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是熱傳遞的響應(yīng)較慢，綜合效率低。1.2.3 塔式系統(tǒng)在塔式系統(tǒng)中，將一排定日鏡有序安置，將陽(yáng)光聚焦在塔上的中心接收器上，從而加熱接收器中的工質(zhì)（通常是鹽）

軸和高度-方位角式雙軸系統(tǒng)，通過(guò)控制兩進(jìn)行調(diào)整才能保證太陽(yáng)光始終與反射器垂較大且成本較高。究現(xiàn)狀追蹤系統(tǒng)的研究起步較早，且受政府大力支光伏的技術(shù)的發(fā)展相對(duì)我國(guó)較快，90 年代一。由美國(guó)的 Tucson 電力公司建設(shè)[5]，如圖 1.方向傾角為 34п的太陽(yáng)方陣，組件總數(shù)量為功率為 3812kW，每年的全年總交流發(fā)電均大于 99.8%，通過(guò)大功率的變壓器和高壓，曾在建成后第一年遭受雷擊發(fā)生破壞；為長(zhǎng)過(guò)高，導(dǎo)致每年需投入一定的資金進(jìn)行

圖1.5 APS Star Center 調(diào)峰電站現(xiàn)場(chǎng)照片年，Abdallah 設(shè)計(jì)了一種通過(guò) PLC 控制單軸跟蹤系統(tǒng)[8]，并分析了化過(guò)程。隨后在此研究的基礎(chǔ)上將其改進(jìn)為主動(dòng)式雙軸跟蹤系統(tǒng)[9]度角的太陽(yáng)能收集系統(tǒng)收集效率高約 41%，自身耗電占總發(fā)電量的年 J.Rizk 和 Y.Chaiko 設(shè)計(jì)了一種固定傾角的單軸跟蹤系統(tǒng)[10]，通過(guò)位置，從而控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)太陽(yáng)能板下端的半弧狀齒輪傳動(dòng)，實(shí)。年 Tsung Chieh 設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式雙軸視日追蹤系統(tǒng)[11]，如圖 1.6 所林集熱器、菲涅爾聚光透鏡、電機(jī)、太陽(yáng)能帆板組成。雙軸跟蹤的能帆板供電，通過(guò)驅(qū)動(dòng)聚光面跟蹤太陽(yáng)位置，使得菲涅爾透鏡可以在集熱器上，其加熱溫度可以達(dá)到 900℃以上。

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本文編號(hào)：2811862