10KW碟式太阳能热发电控制系统的研究

【摘要】：太阳能具有分布广泛且易于获取等优点现已得到广泛应用。与塔式和槽式等其它形式的太阳能热发电系统相比较碟式太阳能热发电系统将太阳能转化为电能的转化效率最高，并且适合小规模分散式发电，对优化能源结构具有较高研究价值。 本文主要对整个碟式太阳能热发电系统中的双轴跟踪部分和初始并网部分进行主要研究。双轴跟踪部分首先分析了碟式太阳能热发电系统，在此基础上深入研究了太阳能热发电跟踪控制方法，确定了可为双轴跟踪控制系统跟踪太阳的入射光线提供正确有效的数据的坐标系统，利用MATLAB对地平坐标系提供的数据进行仿真并验证了该坐标系统的正确性。其次通过对传统控制方法的分析，提出了采用视日运动轨迹跟踪与传感器闭环跟踪相结合的混合跟踪方法保证聚光器精确跟踪并降低成本。最后本文详细介绍控制软件的设计过程，采用基于虚拟仪器控制作为碟式太阳能热发电双轴跟踪系统的控制部分。选用结合了简单框图形式开发环境和“G”语言编程的LabVIEW作为控制软件，简化了繁重的编程工作。硬件部分选用光敏电阻作为传感器根据光照强度的变化产生不同的电信号并利用PCI/PXI-6221型数据采集装置完成数据的采集，通过NI SCC-68实现对电机的控制通过实验验证所设计方法的正确性。 本文对于控制系统的另一重要环节双馈电机的初始并网方法进行深入研究，利用标量分析法和矢量分析法两种方法分别对双馈电机并网条件进行分析，提高了并网过程的可控性与合闸点选择的准确性成功解决了并网时网侧与机侧相位不能完全同步而产生巨大的冲击电流的问题。搭建了并网实验模型并加入了能够实时监测电机运行状态的检测电路，主控制电路中利用西门子MICROMASTER440通用型变频器控制原动机和双馈电机转子端，使之满足双馈电机定子电压幅值、频率、相位、相序与电网一致的并网条件，最终实现无冲击初始并网。 【关键词】：碟式太阳能热发电 双轴跟踪 LabVIEW 双馈电机
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 课题的背景和意义8-13
• 1.1.1 能源现状及发展趋势8
• 1.1.2 太阳能的利用8-9
• 1.1.3 太阳能热发电9-13
• 1.2 碟式太阳能热发电系统的发展现状13-15
• 1.2.1 国外发展现状13-14
• 1.2.2 国内发展现状14-15
• 1.3 国内外跟踪系统的研究现状15-16
• 1.4 斯特林发动机概述16-19
• 1.4.1 斯特林发动机工作原理及应用16-17
• 1.4.2 斯特林发动机工作过程17-19
• 1.5 论文主要工作19-20
• 2 跟踪系统控制方法与跟踪规律的研究20-29
• 2.1 跟踪系统控制方式与分类20-23
• 2.2 跟踪系统组成结构23
• 2.3 地球运行规律及坐标系的确定23-27
• 2.3.1 地球运行的基本规律23-24
• 2.3.2 坐标系统的确定24-27
• 2.4 太阳能跟踪控制系统设计方案27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 控制系统设计29-45
• 3.1 软件系统设计29-38
• 3.1.1 LabVIEW开发环境介绍29-33
• 3.1.2 软件系统设计的总体思路33
• 3.1.3 时间跟踪程序设计介绍33-35
• 3.1.4 光电跟踪程序设计介绍35-37
• 3.1.5 前面板设计37-38
• 3.2 硬件系统设计38-43
• 3.2.1 数据采集卡38-39
• 3.2.2 太阳位置检测电路39-42
• 3.2.3 电机控制电路42-43
• 3.3 本章小结43-45
• 4 双馈电机特性与并入电网的研究45-65
• 4.1 双馈电机相关实验46-52
• 4.1.1 双馈电机变频调速46-48
• 4.1.2 定转子分别接通用变频器48-50
• 4.1.3 双馈电机发电50-52
• 4.2 双馈电机并网合闸52-64
• 4.2.1 定子绕组初始合闸53-56
• 4.2.2 空间矢量分析法56-58
• 4.2.3 转子绕组初始合闸58-60
• 4.2.4 双馈电机并网实验60-64
• 4.3 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 在学研究成果72-73
• 致谢73

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