太阳模拟器系统的构建与实验研究

发布时间：2020-07-27 07:28

【摘要】：太阳模拟器是在室内环境中模拟不同大气质量条件下太阳辐照特性的实验平台或定标设备。现有的多光源太阳模拟器聚焦光斑辐照度峰值高,在实验过程中只能采用离散点测量方法粗测量其光斑中心,极大地影响了其调焦精度以及对焦时长。因此对太阳模拟器的整体结构需要进一步完善,并建立其自动调焦系统,解决聚焦光斑中心点位置精确检测及多个光斑的精确对焦的问题,实现聚焦型太阳模拟器光斑聚焦形式可变。本文的主要研究内容为:太阳模拟器光机系统的搭建、光斑位置采集系统的设计、光斑调节系统的设计和相关实验探究。依据本太阳模拟器多光源多自由度的设计理念与指标,其光机系统采用9灯球形阵列,每组灯单元均多自由度可调;依据调焦要求,设计灯单元调整与支撑机构,完成光机系统的设计;采用红外热像仪,对光斑的温度分布图像进行采集;采用机器视觉的方法,对光斑图像进行灰度化、二值化、边缘检测、中心提取等一些列图像处理,最终得到光斑位置的参数信息;将太阳模拟器进行运动模型简化,简化为串联机器人,并通过D-H法建立连杆坐标系,根据目标位置光斑的位置关系,通过运动学反解求出各个关节的运动参数;建立MATLAB与运动控制器之间的数据通讯,将运动参数传输至运动控制器,从而驱动电机完成相应的运动;采用基于红外热像仪的检测方法,对光斑对焦精度,温度分布等进行实验探究。本文设计并搭建了多光源多自由度的太阳模拟器,完成了对光斑中心位置坐标的准确提取,调焦系统实现了自动化控制并进行了实验探究。本文的研究为扩展聚焦型太阳模拟器的应用提供了重要参考依据。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK513
【图文】：

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)-1。而光伏发电技术存在致命弱点为太阳能高能耗、高污染的生产流程。光伏发电优合储能等产业发展，可实现就地发电就地分满足消费市场需求，这是光热电站难以各具优势，未来需要相辅相成，共同发展不同，太阳能光热发电方式主要分为三种发电以及碟式太阳能光热发电[6]。热发电系统发电系统简称为槽式镜像系统，如下图 1-的槽式抛物面聚光集热器经过串并联的排空集热管里面的工质，产生高温，再通过动汽轮机发电机组发电的系统。

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动汽轮机发电机组发电的系统。图 1-1 槽式太阳能光热发电系统光热发电系统发电系统又简称为集中式系统太阳能热发机构的太阳能反光镜，通常称为日光镜，集中反射到高塔顶部聚光倍率可超过 1000化成热能，再将生成的热能传递给热力循可利用的电能。

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图 1-3 碟式太阳能光热发电系统表 1-1 三种聚光式发电系统数据对比电站规模/ MW 聚光点温度/ ℃ 介质温度/ ℃1-100 450 <350 1-100 1000-1500 >350 1-10 500-1000 850 术的迅速发展和太阳能热资源的有效开发广泛化。在光机电领域，太阳模拟器应用工作性能和表面涂层材料的研究[7]；在空间射特性的研究；在光热领域，吸热器的吸离不开太阳模拟器；在建筑领域，建筑材也需要太阳模拟技术的支持；在热化学领的研究[8]；此外，在农业领域，植物的发育

【参考文献】