本文針對一種超輕型可收攏的徑向肋結構反射器展開研究,提出了一種發(fā)條驅(qū)動的便攜式極軸太陽位置追蹤裝置,希望將其用于太陽位置的追蹤,提高太陽能的收集效率。太陽能發(fā)電裝置包括徑向肋薄膜反射面、集熱器和視日追蹤裝置。本文對視日追蹤裝置進行了詳細的結構分析與設計。該平臺在滿足跟蹤精度的基礎上具有重量較輕,安裝簡單,便于攜帶,成本低,節(jié)能環(huán)保,且不需要電機驅(qū)動等優(yōu)點。首先,介紹了太陽方位跟蹤定位的原理。簡要介紹了日地運動規(guī)律和描述日地位置關系的兩種坐標系,在此基礎上,給出了太陽日照分布和位置參數(shù)計算,并從跟蹤軸數(shù)和控制方式兩個角度詳細介紹了太陽方位跟蹤定位系統(tǒng)。然后,對視日追蹤平臺進行了方案的分析與選擇。根據(jù)徑向肋結構反射器的特點,提出了一種輕型的便攜式視日追蹤平臺方案。介紹了平臺的安裝和工作流程,并進行了結構概念設計,包括平臺的使用緯度范圍、平臺的整體大小、伸縮桿的設計、反射器的支撐構件設計、聚光透鏡、平臺的固定方式等。接著,對驅(qū)動裝置進行了各構件的結構設計與分析。驅(qū)動裝置采用純機械的驅(qū)動方式,包括以發(fā)條作為動力的動力裝置、傳動輪系和控制反射器以固定角速度轉(zhuǎn)動的擒縱機構和單擺。通過推導反射器在轉(zhuǎn)動過程中的力矩變化方程,計算了反射器在極限工況對極軸的力矩,根據(jù)計算結果設計了帶盒發(fā)條的具體參數(shù),通過3D打印制作出發(fā)條盒的實物模型,并對發(fā)條的實物進行了選擇。對于其他口徑的反射器,提出了采用改變套筒配重的方法補償轉(zhuǎn)動力矩。隨后對控制系統(tǒng)進行了詳細的分析設計,介紹了控制系統(tǒng)的工作流程,設計了發(fā)條軸的止逆機構、擒縱機構和單擺,分析了不同位姿下單擺與擒縱機構連接引起的誤差。根據(jù)發(fā)條盒、極軸、傳動輪系和擒縱機構的連接關系,通過計算單擺的運動周期推導出擒縱輪的運動周期,結合極軸的角速度,計算出輸入端和輸出端的角速度比,從而確定了齒輪系的總傳動比,比較了幾種嚙合傳動的方案,最終選擇諧波齒輪加直齒輪的傳動方案。隨后計算了諧波齒輪的參數(shù),推導出傳動輪系的誤差,并確定了驅(qū)動裝置在邊環(huán)的安裝形式。最后,對視日追蹤平臺進行了運動仿真。通過軟件對平臺中的主要構件進行了靜力學和動力學分析,包括在重力載荷下套筒環(huán)、邊環(huán)、伸縮桿和定長桿的結構強度校核,建立了平臺在兩種安裝角下的有限元模型,最終推導了風力公式,分析了平臺在風載狀態(tài)下的穩(wěn)定性,以及追蹤平臺的模態(tài)特性,驗證了整個視日追蹤平臺結構設計的可靠性,并為平臺的優(yōu)化提供了依據(jù)。本文的分析對小型便攜式太陽位置追蹤裝置在太陽能工程中未來的應用有一定的意義。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK513.4
【部分圖文】：

4a） b) c)圖1.3 三種不同形式的聚光太陽能收集系統(tǒng)1.2.2 拋物槽式系統(tǒng)目前槽式系統(tǒng)是三種技術中商用最成熟的，通過拋物面將陽光聚焦在用玻璃封裝的集熱管上，集熱管沿著接收器線性排列，管中裝有吸熱的工質(zhì)（通常是油），通過吸收陽光的熱能將水加熱產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，驅(qū)動葉輪電機組發(fā)電。槽式系統(tǒng)可以實現(xiàn)光能到熱能的有效轉(zhuǎn)化，與其他發(fā)電技術相比經(jīng)濟性好，投資少，電力價格低，原料沒有高污染、高能耗，易安裝且維護簡單。缺點是熱傳遞的響應較慢，綜合效率低。1.2.3 塔式系統(tǒng)在塔式系統(tǒng)中，將一排定日鏡有序安置，將陽光聚焦在塔上的中心接收器上，從而加熱接收器中的工質(zhì)（通常是鹽）

軸和高度-方位角式雙軸系統(tǒng)，通過控制兩進行調(diào)整才能保證太陽光始終與反射器垂較大且成本較高。究現(xiàn)狀追蹤系統(tǒng)的研究起步較早，且受政府大力支光伏的技術的發(fā)展相對我國較快，90 年代一。由美國的 Tucson 電力公司建設[5]，如圖 1.方向傾角為 34п的太陽方陣，組件總數(shù)量為功率為 3812kW，每年的全年總交流發(fā)電均大于 99.8%，通過大功率的變壓器和高壓，曾在建成后第一年遭受雷擊發(fā)生破壞；為長過高，導致每年需投入一定的資金進行

圖1.5 APS Star Center 調(diào)峰電站現(xiàn)場照片年，Abdallah 設計了一種通過 PLC 控制單軸跟蹤系統(tǒng)[8]，并分析了化過程。隨后在此研究的基礎上將其改進為主動式雙軸跟蹤系統(tǒng)[9]度角的太陽能收集系統(tǒng)收集效率高約 41%，自身耗電占總發(fā)電量的年 J.Rizk 和 Y.Chaiko 設計了一種固定傾角的單軸跟蹤系統(tǒng)[10]，通過位置，從而控制步進電機帶動太陽能板下端的半弧狀齒輪傳動，實。年 Tsung Chieh 設計了一種主動式雙軸視日追蹤系統(tǒng)[11]，如圖 1.6 所林集熱器、菲涅爾聚光透鏡、電機、太陽能帆板組成。雙軸跟蹤的能帆板供電，通過驅(qū)動聚光面跟蹤太陽位置，使得菲涅爾透鏡可以在集熱器上，其加熱溫度可以達到 900℃以上。

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本文編號：2811862