槽式太阳能精准自动追光系统的设计与实现
发布时间：2021-09-02 15:52
太阳能作为一种即时性强且稀疏的光能源,不容易被充分接收,也不利于大量储存。目前,通过利用槽式太阳能追光技术,并把太阳能转化为易于存储的热能或电能等,实现了太阳能吸收利用。但是现有的追光技术既不能自动精准的追光,又不能充分降低其自身的能耗。因此,实现对自动精准追光和最大限度降低能耗的研究对能源利用具有重大意义。槽式太阳能精准自动追光系统是基于ATmega 16单片机进行设计和实现,其核心结构为自动追光装置,分为主控和感光两个部分。主要控制部分包括主控制程序、时钟程序、电机驱动等程序模块。感光部分依靠光电传感器和遮阳板组成的装置检测光线的强弱,启动PID控制,修正追光角度,实现精确地驱动电机跟踪太阳。跟踪方式采用间歇式跟踪,追光装置转动角度与间歇时间间隔滞后于太阳的角度相同,避免产生跟踪积累误差,降低能耗。机械装置采用单轴东西跟踪,结构简单易于实现。本着遵循可靠、经济、高效、抗干扰性强、易操作与维护的设计原则。首先给出系统的设计方案,然后制作出相应实物模型,结合实际情况进行了测试。通过实验数据可知,槽式太阳能自动精准追光系统电机最大运行速度是在冬至日12:30,自身能源消耗仅为吸收能源的0...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１聚光太阳能热发电的基本形式??
第３章自动精准追光算法设计??３．１槽式反光镜工作原理??抛物面反光槽从几何角度看是将抛物线平移形成的槽式抛物面，如图３．３所??示，它将垂直照射过来的太阳光聚在一条焦线上［４Ｑ］，在这条焦线上装有管状的玻??璃真空集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射热能。集热管是由表面镀有太阳选择性??膜层的钢管和玻璃套管组成，二者之间为真空，从而减少对流和导热损失。??真空集热管?故＇，．．Ｖ’．ＶＳ．??图３．３槽式抛物面聚光示意图??太阳光线是从遥远的星球——太阳发射过来，穿过大气层，照射到地球上。??把太阳看成一个球体，那么它的光线照射到地球上就是平行光。平行的光线照射??在反光槽上，经过反光槽的反射，光线能汇聚到一个点上，这个点就是我们反光??槽的焦点上（反光槽的形状是抛物线）
图３．４反光槽的的光线汇聚??当太阳光线垂直射向反光槽，如果反光槽采用的抛物面设计，则入射光线被??反射到集热管上｜４１１，如图３．５所示，当太阳光线斜着照射反光槽时，反射光线就??一定偏离集热管，导致集热管不能充分的吸收太阳光能量，如图３－６所示。??太阳直射光?太阳斜射光??ｉｐ?ｍ／ｊ??图３．５太阳直射到反光槽?图３．６太阳斜射到反光槽??３．２太阳轨迹建模与追光角度计算??从天文学的角度，地球围绕太阳公转一周为一年，一年有四季之分，同时地??球自转一周为一天，这些都是自然现象，都是由地球的自转和地球绕太阳公转引??起的。地球的自传是指地球每天自西向东绕着贯穿它的南极和北极的一个轴旋转??一周，这个轴，被命名为“地轴”，地球自转一周３６０°，就形成一个昼夜，人们把??昼夜分为２４小时，地球每小时自传角度为１５°。地球除了自转，还要围绕太阳在??偏心率为０．０１６７補圆轨道上运转，这就是地球的公转，地球公转一周时间为一年，??地球公转的轨道称之为“黄道”，黄道所在的平面被称之为“黄道面”，地球自传的??轴和黄道面的法线有一个夹角
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚光太阳能热发电系统关键技术研究综述[J]. 顾煜炯,耿直,张晨,王鹏. 热力发电. 2017(06)
[2]太阳能自动跟踪系统的设计[J]. 武风波,张会可. 西北大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]光电位置传感器在高精度太阳自动对准中的应用[J]. 曲春英,卞秀芬. 电子器件. 2016(05)
[4]基于太阳辐射量控制的新型跟踪系统研究[J]. 王世军,汪世益,李亮,高鹏程. 井冈山大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]太阳跟踪控制系统的研究与设计[J]. 赵建华,张婷婷. 电子测量技术. 2016(03)
[6]高精度太阳能跟踪控制系统的设计[J]. 李慧,王瑞利. 电源技术. 2016(02)
[7]基于平衡式阵列的光电传感太阳跟踪系统[J]. 黄彦智,何宁,赵佳庆. 桂林电子科技大学学报. 2015(05)
[8]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)
[9]槽式太阳能集热器单轴太阳跟踪系统的设计[J]. 梁云峰,虎恩典,张鹏,曾庆涛. 机械设计与制造. 2015(04)
[10]太阳能光热发电技术发展现状研究[J]. 刘逸群. 现代工业经济和信息化. 2015(07)
博士论文
[1]中国新能源产业发展政策研究[D]. 张宪昌.中共中央党校 2014
硕士论文
[1]太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D]. 辛培裕.华北电力大学 2015
[2]单碟式太阳能集热系统性能实验研究[D]. 崔健.兰州理工大学 2014
[3]光伏发电自动跟踪系统的设计[D]. 张鹏飞.哈尔滨理工大学 2009
[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
本文编号：3379294
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１聚光太阳能热发电的基本形式??
第３章自动精准追光算法设计??３．１槽式反光镜工作原理??抛物面反光槽从几何角度看是将抛物线平移形成的槽式抛物面，如图３．３所??示，它将垂直照射过来的太阳光聚在一条焦线上［４Ｑ］，在这条焦线上装有管状的玻??璃真空集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射热能。集热管是由表面镀有太阳选择性??膜层的钢管和玻璃套管组成，二者之间为真空，从而减少对流和导热损失。??真空集热管?故＇，．．Ｖ’．ＶＳ．??图３．３槽式抛物面聚光示意图??太阳光线是从遥远的星球——太阳发射过来，穿过大气层，照射到地球上。??把太阳看成一个球体，那么它的光线照射到地球上就是平行光。平行的光线照射??在反光槽上，经过反光槽的反射，光线能汇聚到一个点上，这个点就是我们反光??槽的焦点上（反光槽的形状是抛物线）
图３．４反光槽的的光线汇聚??当太阳光线垂直射向反光槽，如果反光槽采用的抛物面设计，则入射光线被??反射到集热管上｜４１１，如图３．５所示，当太阳光线斜着照射反光槽时，反射光线就??一定偏离集热管，导致集热管不能充分的吸收太阳光能量，如图３－６所示。??太阳直射光?太阳斜射光??ｉｐ?ｍ／ｊ??图３．５太阳直射到反光槽?图３．６太阳斜射到反光槽??３．２太阳轨迹建模与追光角度计算??从天文学的角度，地球围绕太阳公转一周为一年，一年有四季之分，同时地??球自转一周为一天，这些都是自然现象，都是由地球的自转和地球绕太阳公转引??起的。地球的自传是指地球每天自西向东绕着贯穿它的南极和北极的一个轴旋转??一周，这个轴，被命名为“地轴”，地球自转一周３６０°，就形成一个昼夜，人们把??昼夜分为２４小时，地球每小时自传角度为１５°。地球除了自转，还要围绕太阳在??偏心率为０．０１６７補圆轨道上运转，这就是地球的公转，地球公转一周时间为一年，??地球公转的轨道称之为“黄道”，黄道所在的平面被称之为“黄道面”，地球自传的??轴和黄道面的法线有一个夹角
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚光太阳能热发电系统关键技术研究综述[J]. 顾煜炯,耿直,张晨,王鹏. 热力发电. 2017(06)
[2]太阳能自动跟踪系统的设计[J]. 武风波,张会可. 西北大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]光电位置传感器在高精度太阳自动对准中的应用[J]. 曲春英,卞秀芬. 电子器件. 2016(05)
[4]基于太阳辐射量控制的新型跟踪系统研究[J]. 王世军,汪世益,李亮,高鹏程. 井冈山大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]太阳跟踪控制系统的研究与设计[J]. 赵建华,张婷婷. 电子测量技术. 2016(03)
[6]高精度太阳能跟踪控制系统的设计[J]. 李慧,王瑞利. 电源技术. 2016(02)
[7]基于平衡式阵列的光电传感太阳跟踪系统[J]. 黄彦智,何宁,赵佳庆. 桂林电子科技大学学报. 2015(05)
[8]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)
[9]槽式太阳能集热器单轴太阳跟踪系统的设计[J]. 梁云峰,虎恩典,张鹏,曾庆涛. 机械设计与制造. 2015(04)
[10]太阳能光热发电技术发展现状研究[J]. 刘逸群. 现代工业经济和信息化. 2015(07)
博士论文
[1]中国新能源产业发展政策研究[D]. 张宪昌.中共中央党校 2014
硕士论文
[1]太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D]. 辛培裕.华北电力大学 2015
[2]单碟式太阳能集热系统性能实验研究[D]. 崔健.兰州理工大学 2014
[3]光伏发电自动跟踪系统的设计[D]. 张鹏飞.哈尔滨理工大学 2009
[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
本文编号：3379294
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