槽式太阳能光热发电跟踪控制系统设计

发布时间：2017-04-02 08:11

  本文关键词：槽式太阳能光热发电跟踪控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：太阳能跟踪控制系统是提高太阳能利用率的主要途径,在太阳能发电领域已经得到广泛应用。槽式太阳能光热发电跟踪控制系统的关键技术在于根据太阳的运动规律实时跟踪太阳,同时要适应太阳光线变化的缓慢性、间歇性及天气环境的变化做到精确跟踪。本论文在分析国内外相关太阳光热发电技术和跟踪技术研究成果的基础上,采用天文算法得出太阳的实时位置,并利用相关硬件配置和跟踪机械结构来完成太阳的精确跟踪,系统的跟踪精度可达0.1度左右。由于受到地球公转和自转的影响,太阳的运动规律表现为太阳高度角和方位角的变化,而太阳高度角和方位角又可以表现为赤纬角和时角的变化,论文中采用MATLAB仿真软件分别分析比较赤纬角和时角不同计算方法的精确度并采用精度较高的计算方法来保证系统的跟踪精度,然后根据计算出的太阳高度角和方位角得出相应的跟踪角。本实验测试平台主要由槽和旋转台两大部分构成,其中槽主要用于实时跟踪太阳的高度角,旋转台用于实时跟踪太阳的方位角。为比较不同跟踪模式的集热效果,分别采用单轴跟踪模式和多轴跟踪模式等多种跟踪模式。控制系统的硬件配置方案主要是以施耐德M241 PLC为核心,采用三菱伺服控制系统的多段速控制系统方式控制槽跟踪太阳的高度角,采用施耐德伺服控制系统的PTO脉冲控制方式控制旋转台跟踪太阳的方位角,同时采用触摸屏远程监控系统实时监控系统的运行状态,通过以太网通信方式与PLC进行数据的传输和共享。
【关键词】：太阳能槽式发电 跟踪 PLC 触摸屏 伺服系统 以太网
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究背景及意义10-14
• 1.2.1 太阳能发电技术11-14
• 1.2.2 太阳能跟踪技术14
• 1.3 国内外发展现状14-18
• 1.3.1 国内外光热产业发展现状14-17
• 1.3.2 国内外太阳跟踪技术发展现状17-18
• 1.4 论文章节安排18-20
• 2 槽式太阳能光热发电跟踪控制系统的整体解决方案20-29
• 2.1 槽式太阳能跟踪控制系统的基本结构20-21
• 2.2 槽式太阳能集热测试平台21-24
• 2.2.1 机械跟踪控制系统的基本架构22
• 2.2.2 热工系统的基本架构22-24
• 2.3 槽式太阳能集热系统的工作原理24-26
• 2.4 控制系统硬件配置架构及解决方案26-27
• 2.5 控制系统软件实现部分27-29
• 3 太阳跟踪控制算法29-48
• 3.1 太阳跟踪方式分类29-31
• 3.2 太阳运动规律31-32
• 3.3 太阳位置计算中的相关概念32-34
• 3.3.1 太阳的高度角和方位角32-33
• 3.3.2 儒略日格林威治时间33
• 3.3.3 太阳的黄道和黄经33-34
• 3.3.4 黄赤交角34
• 3.3.5 时差和真太阳时34
• 3.4 太阳位置算法34-42
• 3.4.1 球面三角形相关概念34-35
• 3.4.2 太阳位置的相关算法35-42
• 3.5 几种跟踪方式的数学模型42-48
• 3.5.1 单轴跟踪方式42-44
• 3.5.2 双轴跟踪方式44-45
• 3.5.3 规定入射角双轴跟踪方式45-48
• 4 槽式太阳能跟踪控制系统软件编程48-74
• 4.1 控制系统要解决的关键技术48
• 4.2 时间同步功能程序设计48-51
• 4.3 槽伺服控制系统编程思路51-54
• 4.3.1 多段速控制原理52
• 4.3.2 槽纠偏控制原理52-54
• 4.4 旋转台伺服控制系统编程思路54-59
• 4.4.1 PTO控制原理54-55
• 4.4.2 旋转台纠偏原理55-56
• 4.4.3 旋转台控制软件编程56-59
• 4.5 太阳跟踪程序设计59-66
• 4.5.1 太阳高度角和方位角跟踪控制功能块设计59-62
• 4.5.2 太阳跟踪角程序设计62-66
• 4.6 系统程序编程思路66-70
• 4.7 触摸屏远程监控界面设计70-74
• 5 实验测试结果74-79
• 5.1 机械跟踪控制系统测试方式及分析74-78
• 5.2 机械跟踪控制系统实验测试结果78-79
• 6 总结和展望79-80
• 6.1 本解决方案的优势79
• 6.2 控制方案的不足之处79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果84-85
• 致谢85-86

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