自動跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計[機電-PLC]【三菱】【8張cad圖紙+文檔全套資料】
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XXXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目
自動跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計
系 部
XXXXXX
專 業(yè)
XXXXXX
學(xué)生姓名
XXXX
學(xué)號
XXXXX
指導(dǎo)教師
XXXXX
職稱
XXXXX
畢設(shè)地點
2013年 2月24日
設(shè)計(論文)
題目
自動跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計
一、 本課題的研究目的和意義
太陽能是已知的最原始的能源,它干凈、可再生、豐富,而且分布范圍廣,具有非常廣闊的利用前景。但太陽能利用效率低,這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術(shù)的普及,如何提高太陽能利用裝置的效率,始終是人們關(guān)心的話題,太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計為解決這一問題提供了新途徑,從而大大提高了太陽能的利用效率。
太陽能以其不竭性和環(huán)保優(yōu)勢已成為當(dāng)今國內(nèi)外最具發(fā)展前景的新能源之一。光伏(PV)發(fā)電技術(shù)在國外已得到深入研究和推廣,我國在技術(shù)上也已基本成熟,并已進入推廣應(yīng)用階段。但太陽能存在著密度低、間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題,這對太陽能的收集和利用裝置提出了更高的要求。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的,不能充分利用太陽能資源,發(fā)電效率低下。如果能始終保持太陽能電池板和光照的垂直,使其最大化地接收太陽能,則能充分利用豐富的太陽能資源。根據(jù)據(jù)實驗,在太陽能發(fā)電中,相同條件下,采用自動跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35 %左右。因此,設(shè)計開發(fā)能自動追蹤太陽光照的控制系統(tǒng),是非常有價值的研究課題。
太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源,這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。目前,提高太陽能利用率的研究主要集中在兩方面:一方面是提高太陽能裝置的能量轉(zhuǎn)換率,另一方面是提高太陽能的集熱率;前者屬于能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域,還有待研究,而后者利用現(xiàn)有的技術(shù)則可解決【1】。無論哪種太陽能利用設(shè)備,如果它的采光裝置能自動追蹤太陽并始終保持與太陽光垂直,它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能。太陽能電池發(fā)電原理:利用光伏發(fā)電,即通過一對有光響應(yīng)的器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角有關(guān),當(dāng)太陽光線與太陽電池板平面垂直時轉(zhuǎn)換率最高。采用自動追光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換率可提高40%。
因此在這樣一個大前提下,我們需要制作一套全自動太陽能追光系統(tǒng),實現(xiàn)了最大限度地使用太陽能,相信在不久的將來,它可以真正用到實處,用到人們的日常生活中去
二、 國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展
太陽輻照追蹤裝置要對應(yīng)于晝夜、陰晴更替。太陽落山時,追蹤裝置朝向西邊,然后停止工作,并能夠復(fù)位;當(dāng)遇到烏云遮住太陽時,追蹤裝置傳感單元無法反應(yīng)出太陽光線的變化,當(dāng)烏云過后太陽可能偏離較大的角度,這種情況下就要求追蹤裝置傳感探測單元能夠在較大的范圍內(nèi)反應(yīng)出太陽光線的變化。
現(xiàn)有用于太陽觀測科學(xué)研究的太陽追蹤裝置雖然追蹤準(zhǔn)確但是價格太昂貴,如國家氣象計量站研制的FST型全自動太陽跟蹤器采用傳感器定位和太陽運行軌跡定位相結(jié)合的設(shè)計彌補了赤道架型太陽跟蹤器的缺點,具有全自動、全天候、跟蹤精度高等優(yōu)點 。這種大型精密儀器由于價格昂貴,通用性和性價比不高。
普通民用太陽追蹤裝置比如1997年美國Blackace研制的單軸太陽跟蹤器,完成了東西方向的白動跟蹤,而南北方向則通過手動調(diào)節(jié),接收器的熱接收率僅提高了15% 。1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器,該裝置在太陽能面板上裝有集中陽光的涅耳透鏡,這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量,使熱接收率進一步提高。JoeI.H.Goodman研制了活動太陽能方位跟蹤裝置,該裝置通過大直徑回轉(zhuǎn)臺太陽能接收器可從東到西跟蹤太陽,這個方位跟蹤器具有人直徑的軌跡,通風(fēng)窗體是白晝光照鼓膜結(jié)構(gòu)窗體,窗體上面是圓頂結(jié)構(gòu),成排的太陽能收集器可以從為、到西跟蹤太陽,以提高夏天季節(jié)里能量的獲取率。2002年2月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽能跟蹤裝置,該裝置利用控制電機完成跟蹤,采用鋁型材框架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。這些普通民用太陽追蹤裝置,普遍存在的問題是精度差。
市場急需一種追蹤范圍廣、精度高,原理結(jié)構(gòu)簡單、方便使用的太陽追蹤裝置,并盡快將一技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,從而推動太陽能的普及利用,拓寬太陽能的利用領(lǐng)域。
三、 本課題的主要研究內(nèi)容(提綱)
本文所介紹的太陽跟蹤裝置采用了光電追蹤方式,可實現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文的主要工作包括:
(l)分析太陽運行規(guī)律,比較國內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案,提出合理的跟蹤策略。
(2) 機械部分也是實現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵,主要是機械設(shè)計和計算,裝配圖及其零件圖。
(3)分析傳感器工作原理,分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性,還要設(shè)計光電轉(zhuǎn)換電路。
(4)選取控制方案,分析系統(tǒng)的硬件需求,設(shè)計控制系統(tǒng)。
(5)設(shè)計控制方案,伺服電機以及驅(qū)動電路。
四、 研究思路和方法
本課題主要研究太陽追蹤器,課題要求通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析,制定出幾種結(jié)構(gòu)方案,通過對多種方案的比較,選擇比較合理的方案進行設(shè)計,并進行相關(guān)的工藝設(shè)計計算,使之具有實用性和經(jīng)濟性方面的要求。
主要思路:首先認(rèn)真分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu),確定設(shè)計方案; 其次,小組成員間分工合作,充分發(fā)揮團隊作用,將數(shù)據(jù)匯總分析,及時對方案進行修改,提高設(shè)計效率;最后,對產(chǎn)品的工程圖進行繪制和裝配,觀察各部件間是否有運動干涉,避免在現(xiàn)實中發(fā)生事故。最后,對控制方案進行比較,最后選取最為適合的控制方案,完成控制系統(tǒng)的設(shè)計。
主要方法:充分運用計算機輔助設(shè)計,實現(xiàn)二維圖的繪制和裝配圖的繪制,同時了解PLC控制器的特點,編寫控制程序。
五、 本課題的進度安排
起訖日期:2012年12月8日至2013年6月10日
進度安排:2012年12月~2013年01月
查閱資料,了解所要做的內(nèi)容,學(xué)習(xí)有關(guān)太陽追蹤器的資料。
2012年01月~2013年02月 運用查閱的資料知識,選擇設(shè)計方案。
2013年02月~2013年03月 完善方案選擇,準(zhǔn)備開題報告。
2013年03月~2013年04月 翻譯文獻,準(zhǔn)備期中檢查。
2013年04月~2013年05月 條件允許,去公司考察研究。
2013年05月~2013年06月 寫畢業(yè)論文,并裝訂成冊,準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
2013年06月初期 論文形式、內(nèi)容審閱, 畢業(yè)答辯,上交資料
六、 參考文獻
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