本文關(guān)鍵詞：追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)的設(shè)計及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太陽能光伏水泵為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、生態(tài)荒漠治理、無市電供應(yīng)的偏遠地區(qū)灌溉及畜牧供水提供良好的手段。本文從實際應(yīng)用角度出發(fā)設(shè)計一款追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)。對系統(tǒng)能量傳遞方案進行設(shè)計,通過小容量緩沖儲能技術(shù),解決光伏電池板發(fā)電功率波動的問題;設(shè)計二維追日機構(gòu)跟蹤太陽,確保太陽光垂直照射光伏電池板,提高單位面積光伏電池板的發(fā)電功率,并均衡早中晚光伏電池板的發(fā)電量;結(jié)合仿真軟件對二維追日機構(gòu)進行仿真分析及校核優(yōu)化,作為該設(shè)計的有效補充,提高發(fā)電裝置的性價比;研制樣機并對其進行性能測試和經(jīng)濟性分析,為進一步開發(fā)不同系列的光伏水泵提供設(shè)計思路。本文主要從以下幾個方面展開研究:(1)追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)方案設(shè)計。對追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)方案進行總體設(shè)計,提出三種不同結(jié)構(gòu)的光伏水泵系統(tǒng)方案,結(jié)合層次分析法對各方案進行評價,選擇出最優(yōu)方案,并對該方案進一步研究分析。(2)二維追日機構(gòu)設(shè)計。分析太陽運行規(guī)律,建立太陽運行軌跡的數(shù)學模型,確定二維追日機構(gòu)的主要設(shè)計參數(shù);對光電傳感器進行優(yōu)化設(shè)計,研究二維追日機構(gòu)的跟蹤控制策略;優(yōu)化蓄電池充放電控制方法,確保系統(tǒng)恒功率穩(wěn)定運行;設(shè)計二維追日機構(gòu),保證太陽光線始終垂直照射到光伏電池板上,提高單位面積光伏電池板的發(fā)電功率;分析二維追日機構(gòu)受載情況,對驅(qū)動機構(gòu)進行力學計算。(3)二維追日機構(gòu)仿真分析。利用分析軟件ANSYS Workbench對二維追日機構(gòu)進行靜強度分析校核;結(jié)合分析軟件ADAMS對二維追日機構(gòu)進行動態(tài)仿真,計算出追日機構(gòu)在不同工況下的最大受力位置,并對其在該位置時進行強度校核。(4)二維追日機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。結(jié)合二維追日機構(gòu)的靜態(tài)與動態(tài)仿真分析結(jié)果,得出二維追日機構(gòu)力學分布情況,運用ANSYS Workbench中的Design Exploration模塊對二維追日機構(gòu)關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,改善其力學性能并減少材料使用。(5)樣機研制及測試分析。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果及前期研究,對設(shè)計的追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)進行樣機研制,將本系統(tǒng)與固定式安裝的光伏水泵系統(tǒng)進行對比實驗,分析相關(guān)實驗數(shù)據(jù),比較兩者的實際出水量及成本,進而對樣機進行綜合性價比分析。通過以上研究發(fā)現(xiàn),追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)盡管增加了追日裝置,安裝、維護相對復(fù)雜,其制造和維護成本是固定式光伏水泵的1.39倍,但其出水量提高了68%,其綜合性價比提高20%左右。
【關(guān)鍵詞】：追日式 光伏水泵 自動控制 仿真分析 優(yōu)化設(shè)計 綜合性價比
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 光伏水泵系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究意義13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)方案15-25
• 2.1 追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)的方案設(shè)計15-18
• 2.1.1 單立柱雙軸跟蹤光伏水泵系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 雙立柱二維追日光伏水泵系統(tǒng)16-17
• 2.1.3 水平回轉(zhuǎn)式雙軸跟蹤光伏水泵系統(tǒng)17-18
• 2.2 系統(tǒng)方案的層次分析法評價18-23
• 2.2.1 層次分析法介紹18-21
• 2.2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案評價優(yōu)選21-23
• 2.3 雙立柱二維追日光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計23-24
• 2.4 小結(jié)24-25
• 第3章 二維追日機構(gòu)設(shè)計25-47
• 3.1 太陽運行跟蹤模型25-28
• 3.1.1 太陽運行軌跡數(shù)學模型25-26
• 3.1.2 二維追日機構(gòu)跟蹤范圍26-28
• 3.2 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)28-29
• 3.3 跟蹤控制策略29-32
• 3.3.1 光電傳感器設(shè)計29-31
• 3.3.2 二維跟蹤控制方法31-32
• 3.4 充放電控制方法32-35
• 3.5 追日機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計35-41
• 3.5.1 方位角跟蹤機構(gòu)設(shè)計35-38
• 3.5.2 高度角跟蹤機構(gòu)設(shè)計38-41
• 3.6 追日機構(gòu)受載分析41-43
• 3.6.1 風載計算41-42
• 3.6.2 風載工況分析42-43
• 3.7 驅(qū)動機構(gòu)的力學分析43-46
• 3.7.1 方位角傳動分析44
• 3.7.2 高度角傳動分析44-46
• 3.8 小結(jié)46-47
• 第4章 二維追日機構(gòu)的強度仿真分析47-58
• 4.1 仿真分析應(yīng)用軟件簡介47-48
• 4.1.1 靜態(tài)分析軟件ANSYS Workbench47
• 4.1.2 動態(tài)分析軟件ADAMS47-48
• 4.2 二維追日機構(gòu)有限元靜力分析48-53
• 4.2.1 有限元實體模型構(gòu)建48-49
• 4.2.2 材料屬性賦予49-50
• 4.2.3 有限元模型網(wǎng)格劃分50-51
• 4.2.4 載荷施加及邊界條件51-52
• 4.2.5 數(shù)值仿真計算及結(jié)果分析52-53
• 4.3 二維追日機構(gòu)的動態(tài)仿真分析53-57
• 4.3.1 構(gòu)建二維追日機構(gòu)ADAMS仿真模型53
• 4.3.2 定義材料屬性及約束條件53-54
• 4.3.3 動力學仿真及分析54-57
• 4.4 小結(jié)57-58
• 第5章 二維追日機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計58-65
• 5.1 基于Design Exploration的優(yōu)化設(shè)計分析58-63
• 5.1.1 方位角傳動軸尺寸優(yōu)化設(shè)計59-60
• 5.1.2 方位角主軸鋼管單因素優(yōu)化設(shè)計60-61
• 5.1.3 傳動軸連接組件優(yōu)化設(shè)計61-63
• 5.2 綜合目標優(yōu)化設(shè)計分析63
• 5.3 二維追日機構(gòu)優(yōu)化后靜強度校核63-64
• 5.4 二維追日機構(gòu)優(yōu)化前后對比64
• 5.5 小結(jié)64-65
• 第6章 樣機研制與性能測試分析65-69
• 6.1 樣機研制65-66
• 6.2 樣機性能測試分析66-68
• 6.2.1 測試條件66
• 6.2.2 測試結(jié)果與分析66-68
• 6.2.3 樣機經(jīng)濟性分析68
• 6.3 小結(jié)68-69
• 第7章 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69-70
• 7.2 今后研究工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文75
• 在學期間申請的專利75
• 在學期間參加的科研項目75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄧雪;李家銘;曾浩健;陳俊羊;趙俊峰;;層次分析法權(quán)重計算方法分析及其應(yīng)用研究[J];數(shù)學的實踐與認識;2012年07期

  本文關(guān)鍵詞：追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)的設(shè)計及性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：311637