太阳能集热装置日跟踪电液控制系统的设计与开发

发布时间：2020-07-23 21:30

【摘要】：随着经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，能源的有限性在不久的将来将成为制约社会发展的瓶颈，与此同时，在开发利用能源的过程中也带来了令人担忧的环境问题。因此，开发和利用新能源尤其是可再生能源成为人类的必要选择。太阳能以其清洁、可再生、用之不尽的优点在新能源的开发研究中愈来愈受到人类的重视。太阳能热发电是太阳能利用的重要方式，在各种发电系统中以槽式太阳能热发电系统技术最为成熟，在发达国家已实现商业化运作。提高太阳能利用效率、降低发电系统建造成本是太阳能利用的两大难题。本课题根据装置要实现的功能，规划和设计了槽式太阳能热发电系统的电液伺服控制系统，提出了一种跟踪太阳的方案，以实现高效利用太阳能的目的。通过分析槽式太阳能电站集热装置的机械结构、运动特点，设计了用于装置的液压控制系统，并在仿真软件AMESim中对系统进行了仿真。通过分析目前采用的太阳跟踪方式，本课题提出了一种单轴跟踪太阳的方案。首先设计了一种高精度、大范围的太阳位置光电传感器，实时检测太阳位置偏差信号，通过电路处理后输入单片机，经过单片机处理后得到太阳位置偏差角度，通过一定的控制算法进而驱动液压系统实现对太阳的跟踪。其次，根据控制系统的功能规划，完成了控制器硬件电路设计和软件编程。通过仿真、编程调试、试验验证，对槽式电站电液控制系统的性能进行了验证。结果表明，太阳位置光电传感器可实时精确检测太阳位置，跟踪精度满足聚光发电系统的要求，控制系统满足太阳能热发电的实际应用。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK513.1;TP273
【图文】：

太阳能热发电系统

及季节的变化，使太阳能量成为一个变化的数值。若要充分利用太阳能，尤其是高温利用时，必须要考虑自动跟踪等问题[3]。这些特点决定了太阳能与常规能源的巨大差别，这就对太阳能的收集和有效利用向人类提出了更高的要求。太阳能发电是太阳能利用的重要途径，分为两种形式：一种是利用光电效应将太阳能直接转化为电能储存起来的光伏发电技术；另一种是通过聚集太阳光产生热能，推动汽轮机发电，即太阳能热动力发电。光伏发电采用蓄电池蓄能，蓄电池的使用期限是几年，更换电池会造成环境污染；光伏发电核心技术、设备被德国、日本、美国等掌握，我国需花大量外汇购买；光伏适合分散式、小规模供电。光热发电以熔盐作为蓄热介质，采用蓄热罐蓄能，熔盐不易燃烧，没有毒性，成本较低，使用过程中不需更换，只需添加即可；光热发电核心技术、设备全部国产化。综上并从长远考虑，太阳能热发电具有更广阔的前景。目前，世界上的太阳能热发电类型主要有四种：塔式电站、碟式电站、太阳能烟囱和槽式电站，如图 1-1 所示。

电液控制系统,基本结构

图 2-1 电液控制系统的基本结构.2-1 Basic structure of electro-hydraulic control syst能电液控制系统主要是完成对集热装置的的实现，包括液压驱动、控制算法、跟踪精液压元件，确保系统控制的准确性、稳定性处理能力强且超低功耗的处理器，便于实现集功能检测采集系统工作时的重要参数，位跟踪参数以及液压缸活塞杆位移信号，同能为了方便系统调试和相关信息的采集，人机交互功能。通过按键可对控制系统需示屏可查询系统某一时刻的状态参数。能设计电液控制系统作为太阳能电站控制

集热器,聚光镜,光热转换效率

3章集热装置液压系统设计及仿真分析结构介绍件简介的聚光集热器是太阳能热利用的核心部件之一，由聚又由聚光镜和支架组成，如图 3-1 所示（支架在图中开口宽度，f 为聚光镜焦距，d 为接收器直径，YY射光线不在聚光镜主光轴和焦线所确定的平面内时，定的角度，使入射光线平行于该平面，经聚光镜反射部工质，以提高光热转换效率，实现高效利用太阳能

【参考文献】