文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的设计与研究
姓名:张利明
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:马重芳
20080501
摘要随着世界能源形势的日趋严峻,太阳能热发电作为一种重要的可再生能源发电方式,受到了各国政府的青睐。聚光器的跟踪控制是太阳能热发电系统中的一项关键技术,采用跟踪系统可大幅提高太阳能聚光器的热接收率,进丽提高系统的发电效率。本论文设计了一套用于碟式太阳能聚光器跟踪控制的テ系统,并通过实验检验了系统的跟踪效果。论文首先分析了太阳与地球的相对运动规律,描述了在赤道坐标系和地平坐标系下太阳相对于地球的运动轨道:在考虑了系统应用的基础上,提出了以步迸电机为驱动机构的开环跟踪控制策略,并设计了相应的控制系统。根据控制系统的要求,本文选用了テ魑:诵牟考瓿闪说テ耐馕в件电路设计和相应的软件设计。文中详细介绍了系统硬件电路中的重要器件及其实现的功能,设计了相应的硬件接口电路,主要包括复位电路,型ㄐ诺路和步进电机驱动电路,并以软件流程图的形式详细说明了本文的软件设计思想。本文搭键了太阳跟踪试验台,通过实验对比了自制跟踪系统与直接辐射表跟踪系统的跟踪效果,实验结果表明:本文所设计的跟踪控制系统跟踪效果良好,系统运行可靠性高且可以在有云的天气下正常运行,从而验证了本文所制定的跟踪策略的可行性。关键字太阳能热发电;太阳跟踪;单片机;开环跟踪
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。嘲新繇独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
⋯曼!!!猒——⒌缂际跏亲钣星巴镜目稍偕茉捶⒌绶绞能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,在生产和生活上消耗能源日益增多的情况下,作为常规能源的矿物燃料如石油、天然气、煤炭等,尽管在当前还可以维持世界能源的需求,但终有一日会枯竭。矿物燃料燃烧的同时还产生大量有害气体,这令本己疲惫不堪的生态环境雪上加霜。世界能源危机的出现,迫使各国政府投入大量的人力物力研究和发展新能源,尤其是可再生能源。新能源发电越来越引起人们的关注【铩俊D壳埃履茉丛谑澜缒茉唇峁怪兴加械谋戎正在日益加大。据统计,世纪九十年代,全球煤炭和石油地发电量每年增长%,而太阳能发电每年增长%,风力发电地年增长率更是高达%。预计在不久的未来,新能源将能够与矿物燃料相抗衡,从而结束矿物燃料一统天下的局可再生能源发电对世界能源供给的贡献会不断增加,太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目,它最有可能跟风力发电、水力发电一样产生能与化石燃料经济上相竞争的大量电能。但是丰富的太阳能资源是风能和水利资源所不可比拟的,风能和可利用的淡水水利资源非常有限,今后即使全部利用也不能提供人类经济发展对能源的需要;而从太阳辐射向地球的能量,即使被地球磁场阻止和大气层、臭氧层的吸收发散三次阻隔之后,穿过大气到达地球陆地表面的能量仍然高达×谇撸嗟庇谀壳叭澜缫荒昴谙牡母髦帜茉此淖苣量的万多倍,这还不包括辐射在海洋上的能量,只要利用极少的一部分界沙漠面积的用来发电就足够世界能源的消费,太阳能利用才是解决入类对能源需求的最终归宿。在利用太阳能发电的应用中,主要可以分为以太阳能电池为代表的太阳能光伏发电系统和太阳能热发电系统。太阳能光伏发电系统主要是利用硅板材料直接将太阳能转化成电能的技术,由于其不易建成大规模的太阳能发电站,且材料成本高,还有最近研究表明的太阳能电池二次污染的问题,使太阳能光伏发电系统的应用领域受到了限制。从真正意义上实现大规模的太阳能发电,只有依靠太阳能热发电技术。太阳能热发电,是指利用聚光器捕获并聚集太阳辐射,并发送至接收器产生面【Ⅻ。事皇曼曼曼皇曼皇量皇曼量笪皇曼皇曼曼曼曼!.
.钢种饕L裟苋确⒌绶绞降那熬目前最有前途的太阳能热发电技术可分为槽式、塔式和碟式三种㈨。中高温热流体,然后驱动传统的热机缙只⑷计只⑺固亓只来产生电能的一门综合性高新技术,涉及太阳能利用、蓄能、新型材料、高效汽轮机技术和自动控