10kW碟式太阳能热发电双轴跟踪控制系统研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guoke3zhang
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21世纪全球能源结构必定要发生前所未有的变化。根据2015年中国整体能源消费的结构比重,清洁能源的消费的比重正在不断的升高。而太阳能作为一种很有前景的能源,在清洁能源的消费中所占的比重不断升高。而 CSP因为发电效率比较高,有着较大的发展前景。通过与槽式 CSP、塔式 CSP、条式 CSP、热气流烟囱式 CSP的比较,碟盘式CSP具有结构简单、效率高、噪声低等优点,本课题对碟盘式CSP双轴追踪控制系统进行了研究。  本文提出了双轴追踪的控制策略。根据相关天文知识计算得到太阳的高度角与方位角,采用视日轨迹追踪的方法进行初级追踪,初步确定太阳的位置。通过编码器对执行机构进行位置检测,获得反馈信号,调整高度角和方位角的偏差信号,完成步进电机的闭环控制。再选择光电追踪方法实现对追踪控制系统精确控制。本文在 Matlab软件中设计了碟式 CSP的聚光集热器模型,并验证了模型的可行性,为实际工程设计提供了理论依据。  本文基于单片机设计了双轴追踪控制系统。硬件设计包括风速检测部分、光强检测部分、光电检测部分、实时时钟部分、液晶显示部分、手动键盘控制部分、步进电机的闭环控制部分。当前风速等级符合追踪条件,进行光强检测,晴天天气选择视日轨迹追踪和光电追踪相结合的混合追踪方式;多云天气选择视日轨迹追踪方式。软件设计部分包括主程序、风速保护、视日轨迹跟控制、光电检测、光强检测、步进电机闭环控制等程序的软件流程设计。搭建了模拟实验平台,完成了硬件与软件的有效结合,实现了双轴追踪系统的追踪控制。通过对太阳高度角和方位角的误差分析,证明了本文的控制策略的准确性和可行性;而且设计的控制器具有良好性能,能够提高CSP的发电效率,为双轴追踪控制系统提供实际指导。
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