模拟光伏发电自动跟踪平台的研究与实现

【摘要】：看过2014年巴西世界杯的人们肯定不会忘记每场球赛都会出现在球场四周的八个中文汉字:“中国英利,光伏入户”。这是我国光伏代表企业英利绿色能源控股有限公司的广告语,这句广告词向全世界揭示了光伏技术普及的必然趋势与广阔前景。在推广光伏发电的过程中,如何最大限度地提高太阳能的利用率已经成为当前国内外学者的研究热点。无论是从能量转换的角度还是接收效率的角度,对太阳能利用率的提高已取得了较大的进步。然而,技术的进步必须以人才作为核心,光伏发电的推广过程需要光伏型人才的培养,这对光伏教学的基础设施建设提出了一定的要求。本文在深入研究了太阳角度变化的理论依据和光伏跟踪的控制方式的前提下,搭建了模拟太阳光源和光伏跟踪系统相结合的智能控制平台,为光伏教学实验提供了硬件基础。在模拟太阳光源方面,通过设计执行机构与智能控制模块,将太阳光源在一天内东升西落的过程缩短在可控的时间范围内,并实现了模拟光源运行方向和光强变化的无线遥控。在光伏跟踪方面,采用低功耗控制电路实现了太阳能板的双轴跟踪,使太阳能电池板与模拟太阳光源的入射光相垂直。其中整个实验平台的机构设计采用SolidWorks进行三维建模与动画仿真,控制模块采用基于单片机的低功耗电路控制电机的运动状态和模拟光源的亮度。本课题首先介绍了光伏跟踪的研究目的与研究现状,完成了光伏跟踪的可行性分析,接着进行了模拟光源的设计,再对整个智能控制平台进行机构设计,硬件电路设计和软件设计,并进行了执行机构和电路板的制作加工,最后进行了整个智能平台的组装和调试。经过反复测试达到了预设的功能和理想的跟踪精度,为光伏发电系统提供了前端设计模型,也为光伏教学实验提供了一个可视化的智能控制平台。 【关键词】：光伏跟踪 模拟光源 单片机 机械建模
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-15
• 1.1 光伏智能控制平台的研究目的9-10
• 1.2 光伏发电及跟踪系统概述10-12
• 1.2.1 光伏发电系统简介10-11
• 1.2.2 光伏跟踪方案简介11-12
• 1.3 光伏跟踪系统的研究现状12-14
• 1.3.1 国外研究与发展现状12-13
• 1.3.2 国内研究与发展现状13-14
• 1.4 课题的主要内容和意义14-15
• 第二章 光伏跟踪可行性研究15-21
• 2.1 光伏电池工作原理15-16
• 2.2 光伏电池的绒面技术16-17
• 2.3 太阳光辐射量与光伏跟踪的关系17-20
• 2.3.1 太阳辐射量的计算17-18
• 2.3.2 太阳光辐射量与入射角的关系18-19
• 2.3.3 太阳光辐射量与光伏跟踪的关系19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 模拟太阳设计21-32
• 3.1 模拟太阳光源的选择21-24
• 3.1.1 太阳光谱的能量分布21-22
• 3.1.2 模拟太阳光源的通用标准22
• 3.1.3 光源的选择22-24
• 3.2 太阳运行轨迹分析24-30
• 3.2.1 观测坐标的选择25-27
• 3.2.2 太阳运行轨迹的计算27
• 3.2.3 太阳运行轨迹的仿真27-30
• 3.3 本章小结30-32
• 第四章 机构设计32-43
• 4.1 设计平台介绍32-33
• 4.2 总体设计方案33-34
• 4.3 材料选型34-37
• 4.3.1 机构材料的选型34-35
• 4.3.2 太阳能板的选型35
• 4.3.3 电机的选型35-37
• 4.4 核心部件设计37-40
• 4.4.1 轨道装配体的设计37-38
• 4.4.2 光源小车装配体的设计38-39
• 4.4.3 光伏跟踪支架的设计39
• 4.4.4 传感器探头的设计39-40
• 4.5 总装配体的实现40-42
• 4.6 本章小结42-43
• 第五章 硬件设计43-56
• 5.1 整体设计方案43-44
• 5.2 电机控制模块硬件设计44-51
• 5.2.1 主控制模块44-47
• 5.2.2 光敏传感电路47-48
• 5.2.3 电机驱动电路48-49
• 5.2.4 水平传感电路49-50
• 5.2.5 小车调速电路50
• 5.2.6 电源电路50-51
• 5.3 调光模块硬件设计51-54
• 5.3.1 遥控发射电路51-52
• 5.3.2 遥控接收电路52-53
• 5.3.3 调光电路53-54
• 5.4 位置反馈模块硬件设计54-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 软件设计56-65
• 6.1 软件框架设计56-58
• 6.2 电机控制模块软件设计58-60
• 6.2.1 跟踪电机软件设计58-59
• 6.2.2 轨道和小车电机软件设计59-60
• 6.3 光源控制模块软件设计60-63
• 6.3.1 编码解码的实现61-62
• 6.3.2 调光电路软件设计62-63
• 6.4 位置反馈模块软件设计63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 平台测试与分析65-74
• 7.1 机构的加工与实现65-67
• 7.2 智能平台测试67-70
• 7.2.1 模块化测试67-69
• 7.2.2 总电路调试69-70
• 7.3 实验结果分析70-73
• 7.4 本章小结73-74
• 第八章 总结与展望74-76
• 8.1 课题总结74
• 8.2 课题展望74-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-77
• 参考文献77-79
• 附录79-83

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

LED模拟太阳光谱的理论研究    范铎;白素平;闫钰锋;王立森;徐文慧;乔月;

两维程控太阳跟踪器控制系统的研制    饶鹏,孙胜利,叶虎勇

江南体育在线直播观看 发电技术及其应用    张立文;张聚伟;田葳;张晓红;

一种小功率步进电机驱动电路的设计与实现    苏义鑫,杨长圣,李鹏

基于NE555方波脉冲发生器的设计及应用    文华兵;陈常婷;刘频;

太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现    丁伟

基于SolidWorks的机构运动仿真研究    韩锐

太阳辐射全光谱模拟人工光源的实验研究    尉敏

基于Solidwords的盘形凸轮CAD设计    赵明侠

一种新型太阳跟踪器的设计    王志超;韩东;徐贵力;毛建国;沈峘;

太阳能高度角自动跟踪精度的模型仿真    梁勇;梁维铭;

江南体育在线直播观看 中的测试测量技术    刘璇;

高精度太阳能聚光双轴定时跟踪控制系统设计    汪春华;王晓丽;李彬;

太阳能自动跟踪机器人    费敏;毛丽民;张笠君;陆郁民;

基于光学薄膜的LED光谱调制技术    郝宏刚;王文梁;罗元;阮巍;

一种新型双模式最大功率点跟踪控制    郭建业;郭海涛;钱念书;陈红振;汪丽君;

S7-200PLC在太阳能跟踪控制系统中的应用    王航宇;

太阳能跟随系统设计    高绪昊;

主动式太阳能追日系统设计    卞万荣;赵慧;杨运;徐玮;杨慧;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

太阳光LED光源应用于水体净化与修复的设想    高泽晋;

白光LED用稀土离子/过渡金属离子掺杂发光玻璃的制备及性能研究    梁晓峦

碟式斯特林太阳热发电系统太阳模拟器的设计与实验研究    杜景龙

脉冲激光沉积法制备FeS_2薄膜的性能以及表面，应力特征    栾兆菊

面向温室补光的太阳自动跟踪系统研究    张起勋

气象用太阳辐射计量仪表检定系统研究    苏拾

高精度准直式太阳模拟器及其关键技术研究    刘石

太阳能行业中技术创新型企业的现状、问题和对策    沈达

船用太阳能电池板玻璃盖片光学性能损伤效应研究    赵亮亮

基于虚拟仪器的太阳能自动跟踪系统的研究与设计    张文青

小型太阳模拟器结构与控制系统研究    刘电龙

一种太阳模拟器的光学系统设计及辐照特性研究    钟民

海洋采矿机械手设计及有限元计算    夏学文

发动机可变气门驱动机构及控制系统设计与研究    黄金记

自动跟踪式独立江南体育在线直播观看 发电系统研究    徐静

太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现    丁伟

高辐照度太阳模拟器光源的初步研究    李倩

凸轮机构从动件等速运动规律的改进    刘雄心;

基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计    薛建国

高效园艺设施与园艺照明光源    周启芳,王尔镇

应用矢量回转法对空间摆动导杆机构进行运动分析    刘学光，许文才

用CCD分析光源的辐射光谱    徐援，徐友仁，胡志平

曲柄滑块机构的计算机辅助分析与模拟    池成忠，周琪，王原萍

太阳能电池自动跟踪系统的研制    张常年 ,赵红怡 ,吕原

自然环境加速实验装置中自动跟踪太阳方法    林晓钢,高潮,郭永彩,申屠南瑛

空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究    张明,黄良甫,罗崇泰,安栋梁,孙燕杰,王多书,郭俊涛

采用四象限探测器的双轴跟踪控制技术    王岱,杨世洪

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

新型太阳跟踪装置机构的研究    宋开峰

凸轮机构CAD系统的研究与开发    李新华

太阳能利用的跟踪与聚集系统研究    张宝星

白光LED用荧光材料的制备及性能研究    郝海涛

单片机控制铝合金脉冲MIG焊接设备与工艺的研究    刘凤钢

白光LED光源光度色度特性测量与评价    李有桢

基于DSP的太阳跟踪控制系统研究    张翌翀

三杯式风速计特性分析与实验研究    周志华

三维凸轮机构CAD系统二次开发的研究    林金龙

模拟太阳光作用下γ-HCH在雪中的光转化    石磊;康春莉;包思琪;王依雪;刘汉飞;陈柏言;田涛;

一种新型的用于医疗保健的模拟太阳光装置    刘宏波,陈兰峰

光催化剂Bi_(3.84)W_(0.16)O_(6.24)在模拟太阳光下对双酚A的降解    王春英;单国强;陈鹏;宋超;祝凌燕;

技术市场    

    

MO/N-SrTiO_3(M=Ni，Co)异质结催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢    阎建辉;张丽;朱裔荣;唐有根;杨海华;

钯掺杂介孔氮化碳光催化降解双酚A的研究    常春;祝凌燕;付裕;王春英;单国强;

新型铋系层状氧化物的设计及其模拟太阳光光催化行为研究    郭英娜

模拟光伏发电自动跟踪平台的研究与实现    姚达雯

模拟太阳光作用下冰相中γ-HCH的光化学反应    何冲