追光式太阳能光伏直流冷藏柜的实验研究
发布时间：2021-08-31 09:05
随着人们对清洁能源的不断开发,太阳能的优势日益凸显,太阳能技术的应用也越来越受到重视。传统的制冷装置绝大部分依赖于国家电网,许多未被电网覆盖但同样有制冷需求的地区则受此限制。本文将光伏系统与制冷系统结合,设计开发出独立于电网、适用性强的环保型冷藏柜,对提高偏远地区人民的生活质量及推动冷链物流的发展都具有非常现实的意义。完善稳定的太阳能追踪系统是充分利用太阳能最有效的装置,本文在前人研究的基础上,提出一种对日跟踪伺服控制系统的设计方法并制作出精度合适、适用于冷藏柜的单轴追光式太阳能电池板。该装置整体呈板状,采用伺服电机与太阳能电池单元——匹配的方式实现了多个太阳能电池单元的同步追光,可替代传统固定式太阳能电池板在大范围内应用。该追光式太阳能电池板的优势在于通过单元追光的方式实现了太阳能的高效利用,达到了提高太阳能转换率的目的,并解决了已有形式的追光式太阳能电池板占地面积大、占用空间大的局限性问题,极大地扩大了追光式太阳能电池板的适用范围。通过对比实验验证了在晴朗及阴雨天气条件下追光式太阳能电池板的光电转化率都优于固定式太阳能电池板,且与理论计算基本符合。在验证了追光式太阳能电池板工作的可...
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
追光式太阳能发电系统
哈尔滨商业大学硕士学位论文12图2-4方案框架图2.2.1追光方式的选择光电追踪、视日运动轨迹追踪、GPS卫星定位追踪等追踪方式都是实现太阳位置追踪的主流方式，但其中由于GPS卫星定位追踪方式成本太高，所以该方法不适用本课题作为实验研究，相对来说，视日运动轨迹追踪方式与光电追踪方式是目前应用较为广泛应用的两种追光方式[44]。光电追踪方式的基本原理是通过传感器将不同的光信号传递给处理器，处理器再对比这些信号，进而对调节机构发送指令进行角度调整，从而达到追踪太阳位置的目的，传感器通常采用光敏电阻、硅光电池等光敏元件。这种方式属于闭环控制系统，不存在累计误差，能够及时反馈并处理光强信息，不会出现随时间增加而精确度逐渐下降的情况[45]。但不可避免的，光电追踪方式也存在着弊端，由于对光照强度的依赖性，在户外阴天或多雨天气的情况下，光电传感器不能准确地分辨出各个方位的光照强度，就不能通过比较光强驱动调节机构实现追光。视日运动轨迹追光方式是通过寻找太阳运行的轨迹规律，控制系统利用太阳坐标系模型，根据当地的地理位置和时间信息对太阳和地球之间的位置进行分析，利用球面三角公式计算出任一时刻、任一地点太阳相对于地球的位置，在这样的计算基础上，得出太阳的方位角和高度角，再利用机械手段对处理器需要调整的控制角和高度角进行驱动，从而达到太阳能光伏阵列实时的垂直采光状态，保证太阳垂直照射在太阳能板上从而达到追光的目的，工作流程如图2-5所示。这种追踪方式最大的优势在于受干扰性小，在光照强度较弱的环境条件下同样可以根据计算程序实现全天候的太阳位置的追
追光式太阳能电池板的设计及实现-13-踪。但其弊端在于算法复杂，其误差在没有反馈量调整的条件下会造成误差累计且无法消除，且这种安装水平要求较高，不如光电追踪方式安装简单。图2-5视日运动轨迹的工作流程在充分了解不同追光方式的优点和弊端后，结合本工程的应用背景，考虑到实际设计的可行性，最终确定本设计的追光方式为光电追踪。2.2.2追踪机构的选择在上一节确定了光电追踪的基本方式后，还有一个重要的要素需要确定，即对日追踪机构的选择。追光机构根据追踪轴数量的不同分为单轴追踪和双轴追踪两种方式，下面将对这两种方式进行分析进而为本设计选择合适的追踪机构。单轴追踪方式即为只有一个旋转轴的机械结构，如图2-6所示，根据旋转轴的摆放轴向不同又可以分为东西方向、南北方向追踪、以及倾角单轴追踪方式。单轴追踪方式结构简单，可行性高，且其故障率低，易维护，但其追光精度及光电转化率也低于双轴追踪机构，适用于对追光精度要求不高的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外冷链物流发展规划的成功经验及借鉴[J]. 曾世华. 现代经济信息. 2019(24)
[2]基于向日葵仿生视日的太阳能自动追光装置说明书[J]. 韩一江,徐家兴,孙毅飞,陈章桓,边晨,宁楠,韩璐飞,贾鹤鸣. 科学技术创新. 2019(22)
[3]折叠式太阳花自动追光系统的设计[J]. 郝明,杨庆禹,吴文凯. 自动化技术与应用. 2019(07)
[4]2019年中国光伏产业发展形势展望[J]. 赛迪智库光伏产业形势分析课题组. 电器工业. 2019(05)
[5]2019年光伏及风电产业前景预测与展望[J]. 吕鑫,刘天予,董馨阳,祁雨霏,吕一明. 北京理工大学学报(社会科学版). 2019(02)
[6]全球太阳能光伏政策研究及其产业发展趋势[J]. 王维利. 化学试剂. 2018(12)
[7]吸附式制冷系统中槽式太阳能跟踪系统的设计[J]. 曹凤梅,张红光. 机电工程. 2018(11)
[8]一种基于蒸发冷凝式的太阳能冰箱设计[J]. 杨晓新,杜海峰. 科技风. 2018(27)
[9]太阳能电池板自动追光系统研究[J]. 贾丹平,王阳. 仪表技术与传感器. 2018(05)
[10]面向微型植物工厂的太阳能自动追光系统设计[J]. 赵晴,贾鹤鸣,刘丹丹,罗孟德,蒋宗祥,赵文科. 科技创新与生产力. 2018(03)
博士论文
[1]太阳能集热和辐射制冷综合利用的理论和实验研究[D]. 胡名科.中国科学技术大学 2017
[2]多种太阳能新技术在示范建筑中的应用研究[D]. 于志.中国科学技术大学 2014
[3]基于仿真的制冷系统稳健设计方法研究[D]. 杨亮.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]变转速光伏直驱制冷系统的理论和实验研究[D]. 苏鹏.中国科学技术大学 2019
[2]太阳光追踪照明系统的控制方法研究[D]. 白涛.长安大学 2019
[3]机载蒸发循环制冷系统实验及制冷剂充注量研究[D]. 高放.南京航空航天大学 2019
[4]日光温室小型光伏供电追踪系统的研究与设计[D]. 安堃娟.内蒙古农业大学 2018
[5]基于斯特林制冷技术的低温冰箱的设计与实验研究[D]. 庄禾.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
[6]高精度太阳光追踪方法的研究与设计[D]. 赵功伟.长安大学 2018
[7]光伏跟踪系统设计与控制算法研究[D]. 刘韦辰.西安建筑科技大学 2018
[8]汽车可折叠式太阳能板追光系统的设计与研究[D]. 孟宝.吉林大学 2017
[9]一种对日跟踪伺服控制系统的设计[D]. 张振国.长春工业大学 2017
[10]太阳能电池板追光系统的研究[D]. 王阳.沈阳工业大学 2017
本文编号：3374621
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
追光式太阳能发电系统
哈尔滨商业大学硕士学位论文12图2-4方案框架图2.2.1追光方式的选择光电追踪、视日运动轨迹追踪、GPS卫星定位追踪等追踪方式都是实现太阳位置追踪的主流方式，但其中由于GPS卫星定位追踪方式成本太高，所以该方法不适用本课题作为实验研究，相对来说，视日运动轨迹追踪方式与光电追踪方式是目前应用较为广泛应用的两种追光方式[44]。光电追踪方式的基本原理是通过传感器将不同的光信号传递给处理器，处理器再对比这些信号，进而对调节机构发送指令进行角度调整，从而达到追踪太阳位置的目的，传感器通常采用光敏电阻、硅光电池等光敏元件。这种方式属于闭环控制系统，不存在累计误差，能够及时反馈并处理光强信息，不会出现随时间增加而精确度逐渐下降的情况[45]。但不可避免的，光电追踪方式也存在着弊端，由于对光照强度的依赖性，在户外阴天或多雨天气的情况下，光电传感器不能准确地分辨出各个方位的光照强度，就不能通过比较光强驱动调节机构实现追光。视日运动轨迹追光方式是通过寻找太阳运行的轨迹规律，控制系统利用太阳坐标系模型，根据当地的地理位置和时间信息对太阳和地球之间的位置进行分析，利用球面三角公式计算出任一时刻、任一地点太阳相对于地球的位置，在这样的计算基础上，得出太阳的方位角和高度角，再利用机械手段对处理器需要调整的控制角和高度角进行驱动，从而达到太阳能光伏阵列实时的垂直采光状态，保证太阳垂直照射在太阳能板上从而达到追光的目的，工作流程如图2-5所示。这种追踪方式最大的优势在于受干扰性小，在光照强度较弱的环境条件下同样可以根据计算程序实现全天候的太阳位置的追
追光式太阳能电池板的设计及实现-13-踪。但其弊端在于算法复杂，其误差在没有反馈量调整的条件下会造成误差累计且无法消除，且这种安装水平要求较高，不如光电追踪方式安装简单。图2-5视日运动轨迹的工作流程在充分了解不同追光方式的优点和弊端后，结合本工程的应用背景，考虑到实际设计的可行性，最终确定本设计的追光方式为光电追踪。2.2.2追踪机构的选择在上一节确定了光电追踪的基本方式后，还有一个重要的要素需要确定，即对日追踪机构的选择。追光机构根据追踪轴数量的不同分为单轴追踪和双轴追踪两种方式，下面将对这两种方式进行分析进而为本设计选择合适的追踪机构。单轴追踪方式即为只有一个旋转轴的机械结构，如图2-6所示，根据旋转轴的摆放轴向不同又可以分为东西方向、南北方向追踪、以及倾角单轴追踪方式。单轴追踪方式结构简单，可行性高，且其故障率低，易维护，但其追光精度及光电转化率也低于双轴追踪机构，适用于对追光精度要求不高的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外冷链物流发展规划的成功经验及借鉴[J]. 曾世华. 现代经济信息. 2019(24)
[2]基于向日葵仿生视日的太阳能自动追光装置说明书[J]. 韩一江,徐家兴,孙毅飞,陈章桓,边晨,宁楠,韩璐飞,贾鹤鸣. 科学技术创新. 2019(22)
[3]折叠式太阳花自动追光系统的设计[J]. 郝明,杨庆禹,吴文凯. 自动化技术与应用. 2019(07)
[4]2019年中国光伏产业发展形势展望[J]. 赛迪智库光伏产业形势分析课题组. 电器工业. 2019(05)
[5]2019年光伏及风电产业前景预测与展望[J]. 吕鑫,刘天予,董馨阳,祁雨霏,吕一明. 北京理工大学学报(社会科学版). 2019(02)
[6]全球太阳能光伏政策研究及其产业发展趋势[J]. 王维利. 化学试剂. 2018(12)
[7]吸附式制冷系统中槽式太阳能跟踪系统的设计[J]. 曹凤梅,张红光. 机电工程. 2018(11)
[8]一种基于蒸发冷凝式的太阳能冰箱设计[J]. 杨晓新,杜海峰. 科技风. 2018(27)
[9]太阳能电池板自动追光系统研究[J]. 贾丹平,王阳. 仪表技术与传感器. 2018(05)
[10]面向微型植物工厂的太阳能自动追光系统设计[J]. 赵晴,贾鹤鸣,刘丹丹,罗孟德,蒋宗祥,赵文科. 科技创新与生产力. 2018(03)
博士论文
[1]太阳能集热和辐射制冷综合利用的理论和实验研究[D]. 胡名科.中国科学技术大学 2017
[2]多种太阳能新技术在示范建筑中的应用研究[D]. 于志.中国科学技术大学 2014
[3]基于仿真的制冷系统稳健设计方法研究[D]. 杨亮.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]变转速光伏直驱制冷系统的理论和实验研究[D]. 苏鹏.中国科学技术大学 2019
[2]太阳光追踪照明系统的控制方法研究[D]. 白涛.长安大学 2019
[3]机载蒸发循环制冷系统实验及制冷剂充注量研究[D]. 高放.南京航空航天大学 2019
[4]日光温室小型光伏供电追踪系统的研究与设计[D]. 安堃娟.内蒙古农业大学 2018
[5]基于斯特林制冷技术的低温冰箱的设计与实验研究[D]. 庄禾.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
[6]高精度太阳光追踪方法的研究与设计[D]. 赵功伟.长安大学 2018
[7]光伏跟踪系统设计与控制算法研究[D]. 刘韦辰.西安建筑科技大学 2018
[8]汽车可折叠式太阳能板追光系统的设计与研究[D]. 孟宝.吉林大学 2017
[9]一种对日跟踪伺服控制系统的设计[D]. 张振国.长春工业大学 2017
[10]太阳能电池板追光系统的研究[D]. 王阳.沈阳工业大学 2017
本文编号：3374621
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