太阳能热发电机械跟踪驱动系统设计

论文摘要

为提高槽式太阳能热发电系统的发电效率，常常需要使用太阳跟踪装置对太阳进行跟踪。实际运行的槽式太阳能热发电装置需要能够承受一定的环境因素如大风、雨雪、沙尘的影响，这使得太阳聚光器本身拥有足够的强度；另一方面，为实现太阳聚光器对准太阳需要经常转动调整太阳聚光器。在设计太阳能热发电跟踪驱动系统时，不仅要保证各个机械运动部分的强度，还要减小其响应时间，增加系统的响应快速性，保证太阳能热发电系统尽可能多地收集太阳光能量用以发电。将液压伺服驱动系统理论应用到太阳能热发电机械跟踪驱动系统中，分析选择机械跟踪驱动系统方案，并对系统各部分进行设计计算和仿真分析。进一步对驱动液压伺服系统进行理论建模及仿真分析，优化各个系统参数，减小误差，满足设计指标要求。运用ANSYS建立关键部件的有限元模型，对其在不同的外载荷下进行静力分析，得到装置的应力应变分布情况，得到关键部件的工作信息，为提高机械结构性能提供依据。对太阳能热发电机械跟踪驱动系统的转轴、花键、销轴等进行强度校核，使其满足使用要求。提出太阳能热发电机械跟踪驱动系统的控制方案，得出目前情况下实用的控制系统设计方案，设计程序控制方案满足系统控制性能指标，设计了智能的软件程序，实现应对多种不同天气状况。本文从更好利用太阳热能发电的角度，在四川省科技厅科技支撑计划项目（立项编号：2011GZ0216）的支持下，设计了自动逐日跟踪驱动系统，并通过理论计算、仿真分析证明设计的跟踪系统能够满足技术指标要求，并进行了跟踪驱动系统的结构设计、控制系统设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状及分析
• 1.2.1 槽式太阳能热发电
• 1.2.2 塔式太阳能热发电
• 1.2.3 碟式太阳能热发电
• 1.2.4 发展分析
• 1.3 跟踪驱动系统发展综述
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 机械跟踪驱动系统方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 方案选择
• 2.3 系统初步设计
• 2.3.1 执行机构的选择
• 2.3.2 角位移传感器的选择
• 2.3.3 其它元器件的选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 机械跟踪驱动系统的建模与仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 系统功能图的拟定
• 3.3 系统数学模型
• 3.3.1 同步电动机伺服调速系统的数学模型
• 3.3.2 液压泵工作的数学模型
• 3.3.3 泵控动力机构的数学模型
• 3.3.4 整个系统数学模型
• 3.4 MATLAB 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 机械结构设计及有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 总体结构设计
• 4.2.1 传动轴和转轴的设计
• 4.2.2 轴承寿命计算
• 4.3 花键轴组件强度校核
• 4.3.1 Ansys 仿真模型的建立
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 钢板支架组件强度校核
• 4.4.1 Ansys 仿真模型的建立
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 控制系统设计
• 5.1 引言
• 5.2 太阳角度变化分析
• 5.3 控制系统方案设计
• 5.3.1 CAN 总线控制方案
• 5.3.2 无线控制方案
• 5.4 电机控制方案设计
• 5.5 跟踪驱动系统工作流程
• 5.5.1 地球绕太阳运行的规律及太阳角的计算
• 5.5.2 跟踪方案
• 5.5.3 控制系统软件设计
• 5.6 跟踪系统研制
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历