資料全套-太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【5張CAD圖紙】
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XXXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題 目太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 部XXXXXX專(zhuān) 業(yè)XXXXXX學(xué)生姓名XXXX學(xué)號(hào)XXXXX指導(dǎo)教師XXXXX職稱(chēng)XXXXX畢設(shè)地點(diǎn)2013年 X月XX日設(shè)計(jì)(論文)題目太陽(yáng)能跟蹤裝置與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 本課題的研究目的和意義太陽(yáng)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(yáng)能利用效率低,這一問(wèn)題一直影響和阻礙著太陽(yáng)能技術(shù)的普及,如何提高太陽(yáng)能利用裝置的效率,始終是人們關(guān)心的話題,太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為解決這一問(wèn)題提供了新途徑,從而大大提高了太陽(yáng)能的利用效率。太陽(yáng)能以其不竭性和環(huán)保優(yōu)勢(shì)已成為當(dāng)今國(guó)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(guó)外已得到深入研究和推廣,我國(guó)在技術(shù)上也已基本成熟,并已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。但太陽(yáng)能存在著密度低、間歇性、光照方向和強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問(wèn)題,這對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用裝置提出了更高的要求。目前很多太陽(yáng)能電池板陣列基本上都是固定的,不能充分利用太陽(yáng)能資源,發(fā)電效率低下。如果能始終保持太陽(yáng)能電池板和光照的垂直,使其最大化地接收太陽(yáng)能,則能充分利用豐富的太陽(yáng)能資源。根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn),在太陽(yáng)能發(fā)電中,相同條件下,采用自動(dòng)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(jì)開(kāi)發(fā)能自動(dòng)追蹤太陽(yáng)光照的控制系統(tǒng),是非常有價(jià)值的研究課題。太陽(yáng)能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源,這就對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。目前,提高太陽(yáng)能利用率的研究主要集中在兩方面:一方面是提高太陽(yáng)能裝置的能量轉(zhuǎn)換率,另一方面是提高太陽(yáng)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(wú)論哪種太陽(yáng)能利用設(shè)備,如果它的采光裝置能自動(dòng)追蹤太陽(yáng)并始終保持與太陽(yáng)光垂直,它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能電池發(fā)電原理:利用光伏發(fā)電,即通過(guò)一對(duì)有光響應(yīng)的器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與太陽(yáng)光入射角器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與太陽(yáng)光入射角器件將光能轉(zhuǎn)換成電能。太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與太陽(yáng)光入射角有關(guān),當(dāng)太陽(yáng)光線與太陽(yáng)電池板平面垂直時(shí)轉(zhuǎn)換率最高。采用自動(dòng)追光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換率可提高40%。因此在這樣一個(gè)大前提下,我們需要制作一套全自動(dòng)太陽(yáng)能追光系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了最大限度地使用太陽(yáng)能,相信在不久的將來(lái),它可以真正用到實(shí)處,用到人們的日常生活中去二、 國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展太陽(yáng)輻照追蹤裝置要對(duì)應(yīng)于晝夜、陰晴更替。太陽(yáng)落山時(shí),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(yáng)時(shí),追蹤裝置傳感單元無(wú)法反應(yīng)出太陽(yáng)光線的變化,當(dāng)烏云過(guò)后太陽(yáng)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(cè)單元能夠在較大的范圍內(nèi)反應(yīng)出太陽(yáng)光線的變化?,F(xiàn)有用于太陽(yáng)觀測(cè)科學(xué)研究的太陽(yáng)追蹤裝置雖然追蹤準(zhǔn)確但是價(jià)格太昂貴,如國(guó)家氣象計(jì)量站研制的FST型全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器采用傳感器定位和太陽(yáng)運(yùn)行軌跡定位相結(jié)合的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了赤道架型太陽(yáng)跟蹤器的缺點(diǎn),具有全自動(dòng)、全天候、跟蹤精度高等優(yōu)點(diǎn) 。這種大型精密儀器由于價(jià)格昂貴,通用性和性價(jià)比不高。普通民用太陽(yáng)追蹤裝置比如1997年美國(guó)Blackace研制的單軸太陽(yáng)跟蹤器,完成了東西方向的白動(dòng)跟蹤,而南北方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié),接收器的熱接收率僅提高了15% 。1998年美國(guó)加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器,該裝置在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的涅耳透鏡,這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多的能量,使熱接收率進(jìn)一步提高。JoeI.H.Goodman研制了活動(dòng)太陽(yáng)能方位跟蹤裝置,該裝置通過(guò)大直徑回轉(zhuǎn)臺(tái)太陽(yáng)能接收器可從東到西跟蹤太陽(yáng),這個(gè)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(yáng)能收集器可以從為、到西跟蹤太陽(yáng),以提高夏天季節(jié)里能量的獲取率。2002年2月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置,該裝置利用控制電機(jī)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(yáng)追蹤裝置,普遍存在的問(wèn)題是精度差。市場(chǎng)急需一種追蹤范圍廣、精度高,原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便使用的太陽(yáng)追蹤裝置,并盡快將一技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,從而推動(dòng)太陽(yáng)能的普及利用,拓寬太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域。三、 本課題的主要研究?jī)?nèi)容(提綱)本文所介紹的太陽(yáng)跟蹤裝置采用了光電追蹤方式,可實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文的主要工作包括:(l)分析太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律,比較國(guó)內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案,提出合理的跟蹤策略。(2) 機(jī)械部分也是實(shí)現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵,主要是機(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)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。(4)選取控制方案,分析系統(tǒng)的硬件需求,設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)。(5)設(shè)計(jì)控制電路,伺服電路以及PLC接線電路。四、 研究思路和方法本課題主要研究太陽(yáng)追蹤器,課題要求通過(guò)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析,制定出幾種結(jié)構(gòu)方案,通過(guò)對(duì)多種方案的比較,選擇比較合理的方案進(jìn)行設(shè)計(jì),并進(jìn)行相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算,使之具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)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(jì)方案; 其次,小組成員間分工合作,充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)作用,將數(shù)據(jù)匯總分析,及時(shí)對(duì)方案進(jìn)行修改,提高設(shè)計(jì)效率;最后,對(duì)產(chǎn)品的工程圖進(jìn)行繪制和裝配,觀察各部件間是否有運(yùn)動(dòng)干涉,避免在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生事故。最后,對(duì)控制方案進(jìn)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(jì)。主要方法:充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)二維圖的繪制和裝配圖的繪制,同時(shí)了解PLC控制器的特點(diǎn),編寫(xiě)控制程序。五、 本課題的進(jìn)度安排起訖日期:2012年12月8日至2013年6月10日進(jìn)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(yáng)追蹤器的資料。 2012年01月2013年02月 運(yùn)用查閱的資料知識(shí),選擇設(shè)計(jì)方案。2013年02月2013年03月 完善方案選擇,準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告。2013年03月2013年04月 翻譯文獻(xiàn),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(xiě)畢業(yè)論文,并裝訂成冊(cè),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(xiàn)1李申生太陽(yáng)能M北京:北京人民教育出版社,1988:12-14.2王炳忠太陽(yáng)能未來(lái)能源之星M北京:高教出版社,1990:20-21.3徐文燦,袁俊等太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的探索與實(shí)驗(yàn)J物理實(shí)驗(yàn),2003,23(9):45-48.4練亞純太陽(yáng)能的利用M北京:北京人民出版社,1975:24-25.5言惠太陽(yáng)能21世紀(jì)的能源J上海大中型電機(jī),2004,(04):16-18.6姚偉太陽(yáng)能利用與可持續(xù)發(fā)展J中國(guó)能源,2005,(02):05-06.7張順心,宋開(kāi)峰,范順成等基于并聯(lián)球面機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)跟蹤裝置研究J河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2003,32(6):44-478戴聞太陽(yáng)能利用前景光明J物理,2003,(08):9-14.9郭廷瑋太陽(yáng)能的利用M上海:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1984:31-33.10胡勛良,強(qiáng)建科,余招陽(yáng)等太陽(yáng)光跟蹤器及其在采光中的應(yīng)用J電子技術(shù)(上海),2003,30(12):8-10.11余海太陽(yáng)能利用綜述及提高其利用率的途徑J能源研究與利用,2004,(03):2-7.12呂春生日本的新能源開(kāi)發(fā)及對(duì)我國(guó)的啟示J現(xiàn)代日本經(jīng)濟(jì),2006,(06): 37-41.13張明.德國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電最多的國(guó)家R廣西電力建設(shè)科技信息,2004,(04):51-52.14周惠美國(guó)有關(guān)可再生能源和節(jié)能情況考察報(bào)告R可再生能源,2007,25(1),98-101.15徐機(jī)玲,蔡玉高太陽(yáng)能利用新突破J瞭望,2004,(39):28-30.16胡賽純,湯青云太陽(yáng)能利用現(xiàn)狀與趨勢(shì)J湖南城建高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2003,(01):08-12.17孫孝仁太陽(yáng)能利用的現(xiàn)狀與未來(lái)J山西省科技情報(bào)研究所,2005,(08):15-14.18 張艷紅,張崇巍,呂紹勤,張興等新型太陽(yáng)能控制器的研制J節(jié)能,2006,(02):09-15.19李建庚,呂文華, 曉雷等一種智能型全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)J太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2003,24(03):330-33320 樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,200321 楊培環(huán) 高精度太陽(yáng)跟蹤傳感器與控制器研究 2010年4月22 王淑英等編第四版電氣控制與PLC應(yīng)用指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師(簽名): 年 月 日所在系(所)意見(jiàn)負(fù)責(zé)人(簽章):年 月 日
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