三棱台式光电跟踪传感器及其太阳跟踪系统实验研究
发布时间：2021-11-06 00:24
视日运动轨迹跟踪、光电跟踪及混合跟踪等太阳自动跟踪技术能有效的提高太阳能发电效率,传感器是其中的核心部件决定并影响着发电系统的跟踪特性,而传统的传感器存在跟踪视场范围窄、跟踪精度不高且价格昂贵等问题。因此,开发设计高性能新型传感器具有重要的意义。本文以太阳跟踪利用系统控制装置为研究对象,结合了视日运动轨迹跟踪和光电跟踪两种方式对太阳跟踪系统进行设计,同时提出了一种三棱台式光电跟踪传感器并进行了软件和硬件设计;对传感器的视场范围特性和聚焦光斑光强特性进行研究;搭建了系统试验平台,并基于三棱台式光电跟踪传感器的太阳跟踪系统进行了跟踪视场范围和跟踪精度的实验研究。本文主要研究工作如下:首先,为了能实现大范围追踪太阳和提高跟踪效率、跟踪精度,本文通过对太阳跟踪方式的分析探讨,设计了视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合的太阳跟踪系统。同时设计了一种三棱台式的光电跟踪传感器并阐述了其结构组成及粗-精跟踪模块的工作原理,对传感器粗-精跟踪模块的信号采样电路及具体结构参数进行了设计。视日运动轨迹跟踪和光电跟踪两种功能的实现,将能提高控制系统的稳定性和可靠性。然后,通过建立三个光敏电阻所接收的太阳光强与太阳...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界和中国主要能源储量预测
湖南科技大学专业硕士学位论文-3-中国西部地区的太阳能总辐射量和日照时数在全国都是最高的，同时也是世界太阳能资源最为丰富地区之一。其中，中国太阳能资源最丰富地区在西藏西部，辐射量最高达到2333KW·h/m2（日辐射量达到6.4kW·h/m2）,仅次于在世界辐射地区排第一位撒哈拉大沙漠。中国太阳能资源分布如图1.2所示。图1.2中国太阳能资源分布图Fig1.2Chinasolarenergyresourcemap太阳能接收率最少是四川盆地，属于太阳能资源低值区，基本都处于北纬22°~35°之间；中国东、南地区及东北地区为资源中等区；太阳能接受率最高的是西藏地区，属于太阳能资源的高值区。在中国，根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区，如表1.2所示。表1.2中国太阳能资源的分类Tab1.2ClassificationofsolarenergyresourcesinChina地区分类全年日照时数太阳辐射年总量相当于燃烧标准煤（kg）包括的地区一3200~3300670×104~873×104225~285宁夏和甘肃北部、新疆南部、青海和西藏西部二3000~3200586×104~670×104200~225河北西北部、山西北部以及中国西北地区三2200~3000502×104~686×104170~200中国中部地区、山西南部、新疆北部、东北地区、云南等省和地区及山西北部、甘肃东南部、广东和福建的南部、江苏和安徽的北部
湖南科技大学专业硕士学位论文-5-验装置对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。随后，前苏联还分别在俄罗斯和乌克兰建成了两座功率为5MW和6MW的塔式太阳能试验电站。其中，乌克兰塔式电站总面积为40000m2，塔高70m，采用1600块面积为25m2的定日镜，呈圆形布置。1981年5月，由法国、德国和意大利等9个欧洲共同体国家联合出资200万美元在意大利西西里建造Eurelios塔式太阳能实验电站开始投入运行，这是世界首座并网运行的塔式太阳能热电站。Eurelios电站功率为1MW，采用70块面积为52m2和112块23m2的定日镜。1981年，由美国能源部投资1.42亿美元，爱迪生公司、洛杉矶水电部和加利福尼亚能源委员会合作，在南加州兴建Barstow兴建的SolarOne太阳能实验电站（图）建成，1982年投入运行，发电功率为10MW，初次投资为1.42亿美元，成本比例为:定日镜52%，发电机组、电气设备18%，蓄热装置10%，接收器5%，塔3%，管道及换热器8%，其他设备4%。SolarOne电站是当时世界上最大的塔式太阳能电站。相比于发达国家对太阳能光热技术的研究，我国起步较晚，近年来由于国家在政策予以扶持，中国太阳能光热发电有了一定的起色，但是与发达国家相比还是有较大的差距。2005年在南京市江宁开发区建成了国内70KW塔式太阳能热发电站并且发电成功。经过几年发电站的控制协调性以及稳定性方面都达到了预计的效果。国内的70KW塔式发电站中，中央的塔高有33m，32台有效反射面积为19.6m2的定日镜，镜面反射率为85%，此外，系统组成还包括高温接收器装置、太阳能燃气轮机发电机组以及相应的水冷却系统、天然气供气系统、主控系统等。图1.3塔式太阳能热发电系统Fig1.3Towersolarthermalpowergenerationsystem（2）槽式太阳能光热发电技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]两级式太阳跟踪数字光电传感器设计[J]. 唐自豪,李鹏,钱耀,罗琦,陈慧玲,张清杰. 仪表技术与传感器. 2017(10)
[2]太阳能聚光器镜面单元的支撑-调节结构和位姿校准[J]. 颜健,彭佑多,程自然,谭新华. 光学学报. 2017(05)
[3]我国光热发电发展面临的机遇和挑战[J]. 时璟丽. 太阳能. 2016(11)
[4]碟式聚光器镜面单元聚焦光斑与位姿误差的关联特性[J]. 颜健,彭佑多,程自然,彭黎,谭新华. 光学学报. 2016(11)
[5]四象限探测器位置检测精度的主要影响因素研究[J]. 张辉,陈云善,耿天文,吴佳彬,陈涛. 中国激光. 2015(12)
[6]基于机器视觉的图像边缘检测算法的优化研究[J]. 陈凯,王舒憬. 工业控制计算机. 2015(11)
[7]国内外太阳能光热发电发展现状及前景[J]. 袁炜东. 电力与能源. 2015(04)
[8]碟式太阳能光热系统光-机-热多场耦合建模及其聚光性能预测应用[J]. 颜健,彭佑多,余佳焕,王旻晖. 机械工程学报. 2015(14)
[9]基于DSP的太阳能双轴跟踪控制系统的设计[J]. 张国新,杨勇. 机电产品开发与创新. 2015(03)
[10]基于单片机控制太阳能智能跟踪控制系统的设计[J]. 李仁浩,龚思敏,杨帆,刘松,李小兵. 仪表技术与传感器. 2015(04)
硕士论文
[1]一种圆柱型光电探测器及其太阳跟踪系统特性研究[D]. 胡亮.湖南科技大学 2014
[2]计算机控制双轴太阳跟踪系统及其偏差检测[D]. 廖锦城.武汉理工大学 2008
[3]太阳能聚光器自动跟踪装置的设计与研究[D]. 徐丽霜.云南师范大学 2007
[4]大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究[D]. 夏小燕.河海大学 2007
[5]新型太阳跟踪装置机构的研究[D]. 宋开峰.河北工业大学 2004
本文编号：3478794
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界和中国主要能源储量预测
湖南科技大学专业硕士学位论文-3-中国西部地区的太阳能总辐射量和日照时数在全国都是最高的，同时也是世界太阳能资源最为丰富地区之一。其中，中国太阳能资源最丰富地区在西藏西部，辐射量最高达到2333KW·h/m2（日辐射量达到6.4kW·h/m2）,仅次于在世界辐射地区排第一位撒哈拉大沙漠。中国太阳能资源分布如图1.2所示。图1.2中国太阳能资源分布图Fig1.2Chinasolarenergyresourcemap太阳能接收率最少是四川盆地，属于太阳能资源低值区，基本都处于北纬22°~35°之间；中国东、南地区及东北地区为资源中等区；太阳能接受率最高的是西藏地区，属于太阳能资源的高值区。在中国，根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区，如表1.2所示。表1.2中国太阳能资源的分类Tab1.2ClassificationofsolarenergyresourcesinChina地区分类全年日照时数太阳辐射年总量相当于燃烧标准煤（kg）包括的地区一3200~3300670×104~873×104225~285宁夏和甘肃北部、新疆南部、青海和西藏西部二3000~3200586×104~670×104200~225河北西北部、山西北部以及中国西北地区三2200~3000502×104~686×104170~200中国中部地区、山西南部、新疆北部、东北地区、云南等省和地区及山西北部、甘肃东南部、广东和福建的南部、江苏和安徽的北部
湖南科技大学专业硕士学位论文-5-验装置对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。随后，前苏联还分别在俄罗斯和乌克兰建成了两座功率为5MW和6MW的塔式太阳能试验电站。其中，乌克兰塔式电站总面积为40000m2，塔高70m，采用1600块面积为25m2的定日镜，呈圆形布置。1981年5月，由法国、德国和意大利等9个欧洲共同体国家联合出资200万美元在意大利西西里建造Eurelios塔式太阳能实验电站开始投入运行，这是世界首座并网运行的塔式太阳能热电站。Eurelios电站功率为1MW，采用70块面积为52m2和112块23m2的定日镜。1981年，由美国能源部投资1.42亿美元，爱迪生公司、洛杉矶水电部和加利福尼亚能源委员会合作，在南加州兴建Barstow兴建的SolarOne太阳能实验电站（图）建成，1982年投入运行，发电功率为10MW，初次投资为1.42亿美元，成本比例为:定日镜52%，发电机组、电气设备18%，蓄热装置10%，接收器5%，塔3%，管道及换热器8%，其他设备4%。SolarOne电站是当时世界上最大的塔式太阳能电站。相比于发达国家对太阳能光热技术的研究，我国起步较晚，近年来由于国家在政策予以扶持，中国太阳能光热发电有了一定的起色，但是与发达国家相比还是有较大的差距。2005年在南京市江宁开发区建成了国内70KW塔式太阳能热发电站并且发电成功。经过几年发电站的控制协调性以及稳定性方面都达到了预计的效果。国内的70KW塔式发电站中，中央的塔高有33m，32台有效反射面积为19.6m2的定日镜，镜面反射率为85%，此外，系统组成还包括高温接收器装置、太阳能燃气轮机发电机组以及相应的水冷却系统、天然气供气系统、主控系统等。图1.3塔式太阳能热发电系统Fig1.3Towersolarthermalpowergenerationsystem（2）槽式太阳能光热发电技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]两级式太阳跟踪数字光电传感器设计[J]. 唐自豪,李鹏,钱耀,罗琦,陈慧玲,张清杰. 仪表技术与传感器. 2017(10)
[2]太阳能聚光器镜面单元的支撑-调节结构和位姿校准[J]. 颜健,彭佑多,程自然,谭新华. 光学学报. 2017(05)
[3]我国光热发电发展面临的机遇和挑战[J]. 时璟丽. 太阳能. 2016(11)
[4]碟式聚光器镜面单元聚焦光斑与位姿误差的关联特性[J]. 颜健,彭佑多,程自然,彭黎,谭新华. 光学学报. 2016(11)
[5]四象限探测器位置检测精度的主要影响因素研究[J]. 张辉,陈云善,耿天文,吴佳彬,陈涛. 中国激光. 2015(12)
[6]基于机器视觉的图像边缘检测算法的优化研究[J]. 陈凯,王舒憬. 工业控制计算机. 2015(11)
[7]国内外太阳能光热发电发展现状及前景[J]. 袁炜东. 电力与能源. 2015(04)
[8]碟式太阳能光热系统光-机-热多场耦合建模及其聚光性能预测应用[J]. 颜健,彭佑多,余佳焕,王旻晖. 机械工程学报. 2015(14)
[9]基于DSP的太阳能双轴跟踪控制系统的设计[J]. 张国新,杨勇. 机电产品开发与创新. 2015(03)
[10]基于单片机控制太阳能智能跟踪控制系统的设计[J]. 李仁浩,龚思敏,杨帆,刘松,李小兵. 仪表技术与传感器. 2015(04)
硕士论文
[1]一种圆柱型光电探测器及其太阳跟踪系统特性研究[D]. 胡亮.湖南科技大学 2014
[2]计算机控制双轴太阳跟踪系统及其偏差检测[D]. 廖锦城.武汉理工大学 2008
[3]太阳能聚光器自动跟踪装置的设计与研究[D]. 徐丽霜.云南师范大学 2007
[4]大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究[D]. 夏小燕.河海大学 2007
[5]新型太阳跟踪装置机构的研究[D]. 宋开峰.河北工业大学 2004
本文编号：3478794
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