太陽能雙軸跟蹤碟式熱發(fā)電控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、能源是國民經(jīng)濟(jì)的命脈,與人民生活和人類的生存環(huán)境休戚相關(guān),在社會可持續(xù)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。人類當(dāng)前使用的能源主要來自煤炭、石油等多年儲藏在地下的石化能源,按照目前的開發(fā)力度,幾十年或許一百多年后,地球所儲存的這些能源就將枯竭。因此,開發(fā)可再生能源已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。在可再生能源中,太陽能的熱利用起著舉足輕重的作用。其中,太陽能熱發(fā)電還處于起步階段,具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本課題研究的碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),其相對于塔式和槽式兩

2、種熱發(fā)電方式,有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。本文重點(diǎn)研究了碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的兩個(gè)重要組成部分—雙軸跟蹤控制系統(tǒng)和氣動發(fā)動機(jī)。
　　首先,本文設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812DSP為控制核心的太陽能熱發(fā)電雙軸跟蹤控制系統(tǒng)。確定了太陽的運(yùn)行規(guī)律,根據(jù)理論公式、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度、當(dāng)天的時(shí)間,計(jì)算出太陽的理論高度角和方位角,以此分析控制原理并確定采用混合跟蹤方法。一級跟蹤為視日運(yùn)動軌跡跟蹤,根據(jù)太陽運(yùn)行的一般規(guī)律通過編碼器反饋進(jìn)行高度角和方位角的

3、初始調(diào)節(jié);二級跟蹤為光電傳感器校正跟蹤,根據(jù)光敏傳感器的電壓偏差進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)節(jié)。
　　其次,碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的斯特林發(fā)動機(jī)的技術(shù)難度較大、成本較高,本課題采用氣動發(fā)動機(jī)進(jìn)行替代。因此對氣動發(fā)動機(jī)的基本原理、工作循環(huán)以及輸出功率進(jìn)行了分析,為進(jìn)一步研究氣動發(fā)動機(jī)進(jìn)行理論分析。
　　然后,對跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬,以云臺為基本架構(gòu),對兩相電機(jī)特點(diǎn)及磁場進(jìn)行了理論分析,對所用的變壓器、變頻器等器件進(jìn)行了選型,控制器采用TMS

4、320F2812DSP,完成了相應(yīng)的外圍電路設(shè)計(jì),搭建了實(shí)驗(yàn)平臺;軟件設(shè)計(jì)方面,DSP為下位機(jī),對其進(jìn)行了總體跟蹤策略的軟件設(shè)計(jì),并用上位機(jī)PC進(jìn)行串行通信,通過LabVIEW完成對時(shí)間、高度角、方位角、傳感器信號等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控,最后進(jìn)行了簡單的調(diào)試試驗(yàn)。
　　雙軸跟蹤系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)平臺的搭建和測試說明了本文設(shè)計(jì)的控制方案的可行性和有效性;對氣動發(fā)動機(jī)的理論分析也為進(jìn)一步研究氣動發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)和相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)提供可靠的理論依據(jù)。