聚光太阳能电池高精度双轴视日云台实验研究

发布时间：2023-05-13 08:42

　　光伏发电技术(PV)可以将太阳能直接转换为电能,其性能可靠易于商用,目前有发电低成本和规模化推广的趋势,所以发展较快。尽管目前PV发电量占全球发电量的0.1%,但国际能源署(IEA)预测在2030年PV发电量将达5%,并在2050年持续增长到11%。而聚光太阳能电池技术(CPV)是PV技术的重要应用方向,被认为是最有前途的太阳能解决方案,但目前低成本高精度的分布式太阳光跟踪系统还需进一步研究,与此同时,CPV技术所用到的太阳光跟踪技术精度的评估多为直接实验法测量而缺少理论计算基础,该方法虽然能够较为准确的测量出系统精度,但由于不同机械系统的复杂性和多样性,建立通用的系统误差模型对于机构的优化设计以及控制策略的优化有着极为关键的作用。本文针对以上问题设计了一种聚光太阳能电池高精度双轴视日云台系统,对跟踪系统的硬件结构(包括结构和硬件外围电路等)和软件(包括误差校正算法,控制逻辑和PID控制器等)进行创新设计和优化,最后通过样机原型的实验验证所提方案的有效性。系统结构和硬件设计上,整体结构采用垂直双轴结构,传动机构采用大传动比高精度蜗轮蜗杆配合偏心轴套的设计,光电传感器采用自主设计的四象限...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究目的及意义
    1.2 研究现状及分析
        1.2.1 单轴跟踪系统的研究
        1.2.2 双轴跟踪系统的研究
    1.3 研究现状总结
    1.4 本文主要研究内容
第2章 系统设计与部件选型
    2.1 视日云台结构设计
        2.1.1 视日云台整体结构
        2.1.2 传动机构设计
        2.1.3 减速箱体设计
        2.1.4 限位模块设计
    2.2 视日云台硬件设计
        2.2.1 光电传感器设计
        2.2.2 电机部分
        2.2.3 GPS定位模块
        2.2.4 IMU模块
        2.2.5 主控芯片选择
    2.3 太阳位置确定方法
        2.3.1 太阳视运动
        2.3.2 天球坐标系
        2.3.3 太阳位置计算
    2.4 跟踪方案选择
        2.4.1 传感器跟踪
        2.4.2 算法跟踪
        2.4.3 方案综合
    2.5 本章小结
第3章 系统控制设计
    3.1 误差校正算法
        3.1.1 数学模型建立
        3.1.2 数学模型求解
    3.2 控制逻辑
    3.3 步进电机开环控制
    3.4 步进电机闭环控制
    3.5 PID控制
        3.5.1 步进电机数学模型
        3.5.2 步进电机传递函数
        3.5.3 PID控制器设计
    3.6 系统误差分析
    3.7 本章小结
第4章 视日云台系统实验及分析
    4.1 传感器对比实验
    4.2 视日云台系统室内实验
    4.3 视日云台系统室外跟踪实验
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 实验方案
        4.3.3 实验结果
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3815604