双轴太阳跟踪器是高倍聚光光伏发电(HCPV)系统中最重要的设备,其跟踪偏差对系统的发电效率影响十分显著。太阳跟踪器在重力载荷与风载荷的作用下发生结构变形,其运行过程中推杆产生的冲击载荷会使跟踪器发生较大幅度的振动,这都会导致太阳跟踪器产生跟踪偏差,从而影响系统的发电效率。因此,研究大型双轴太阳跟踪器的跟踪偏差对分析和改善系统的发电效率具有重要意义。本文以20kW级双轴太阳跟踪器为研究对象,结合实际运行工况,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对太阳跟踪器的结构变形和振动特性进行分析讨论,主要研究内容如下:采用ANSYS软件建立太阳跟踪器有限元分析模型,模拟跟踪器在不同高度角受重力载荷作用下的结构强度与结构变形,得到跟踪器偏转角与高度角的关系曲线。根据最小二乘曲面拟合,获得跟踪器变形量最大的光伏组件两条对角线上偏差角的变化规律。采用CFX对太阳跟踪器在风载荷作用下的流场进行了模拟仿真,分析不同工况下太阳跟踪器周围流场及表面风压分布规律,讨论了不同迎风角风载荷对跟踪器结构强度与结构变形的影响。采用静态电阻应变仪测量太阳跟踪器在不同工况下的结构应变,根据梁的弯曲变形理论与数据拟合建立了太阳跟踪器结构应变与偏转角的关系,进一步预测了跟踪器的跟踪偏差。实验结果表明,预测的太阳跟踪器最大偏转角为0.31°,小于控制要求的0.50°,结构变形对系统的发电效率影响较小。最后,采用ANSYS软件对太阳跟踪器进行了结构动力学分析。讨论跟踪器前25阶的模态参数随高度角的变化规律,并计算了跟踪器在冲击载荷作用下的振动响应特性。结果表明,结构在冲击载荷作用下,应力会随时间发生变化,最大Mises等效应力为100.0MPa,不超过钢的屈服强度;从位移响应曲线可知,结构主要在竖直方向上产生振动,最大振幅为24mm,由此造成的偏转角小于控制要求的0.50°,结构振动对跟踪器的发电效率影响较小。