槽式太阳能聚热装置电液控制系统设计与研究

【摘要】：随着经济发展和社会进步,人们对能源的需求也日益增大。利用可再生能源成为人们的最佳选择。太阳能以其洁净、高效、广阔的前景在新能源的开发研究中占据首要地位。其中槽式太阳能热发电技术最为成熟,在发达国家已实现商业化运作,我国也在国产化方面做了大量的研究工作。 电液控制系统响应速度快、输出功率大、控制精度高,因而在许多领域都得到了广泛的应用。论文主要研究了电液控制技术在槽式太阳能热发电中的应用,并对聚热装置的太阳跟踪的方法进行了改进。 本文在分析槽式太阳能电站聚热装置运动特点的基础上,设计了用于聚热装置电液控制系统。首先,本文分析了聚热装置的结构,设计了用于聚热装置的液压系统,并在AMEsim中对系统进行分析。对太阳跟踪的方式进行比较,提出一种改进的太阳跟踪方法。然后,根据控制系统的功能规划对控制器的硬件进行模块化设计,并设计了具有主动搜索太阳位置功能的太阳跟踪传感器。传感器运动与聚热装置运动相对分离,先由传感器对太阳进行实时跟踪,聚热装置根据传感器返回的相对位置偏差进行位置调整,避免了整个聚热装置不停地跟踪太阳位置,便于提高系统的控制精度。对控制系统功能进行软件编程,信号处理、液压伺服驱动、太阳跟踪策略等模块在MPLAB IDE中编程实现。最后,通过编程调试、软件仿真、试验验证,对电液控制系统和光电传感器的性能进行了验证。 【关键词】：太阳能 电液控制技术 光电传感器 跟踪策略 主动搜索
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK512
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 槽式太阳能热发电的研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 课题研究的目的与意义11-12
• 1.4 课题主要工作12-13
• 第2章 电液控制系统整体设计13-17
• 2.1 电液控制系统功能规划13-14
• 2.1.1 系统功能规划13-14
• 2.1.2 系统设计开发流程14
• 2.2 系统整体方案规划14-16
• 2.2.1 聚热装置驱动方案选择14-15
• 2.2.2 电液控制方案选择15-16
• 2.2.3 控制器硬件介绍16
• 2.2.4 控制器软件介绍16
• 2.3 本章小结16-17
• 第3章 液压系统设计与跟踪方案分析17-31
• 3.1 液压系统原理设计17-20
• 3.1.1 装置结构介绍17-18
• 3.1.2 系统工作过程分析18-19
• 3.1.3 液压系统设计19-20
• 3.2 主要元件选型20-23
• 3.2.1 液压缸选择及计算20-21
• 3.2.2 主要控制阀的选择21-22
• 3.2.3 其它元件的选择22-23
• 3.3 液压系统仿真23-26
• 3.3.1 仿真环境介绍23
• 3.3.2 液压系统建模23-24
• 3.3.3 仿真曲线分析24-26
• 3.4 太阳运动规律26-27
• 3.5 跟踪方案分析与选择27-30
• 3.5.1 视日运动轨迹跟踪27-28
• 3.5.2 光电传感器跟踪28-29
• 3.5.3 两种方式相结合29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第4章 系统控制器硬件设计31-44
• 4.1 核心芯片dsPIC30F6012 介绍31
• 4.2 控制系统硬件电路设计31-39
• 4.2.1 硬件系统总体设计31-32
• 4.2.2 信号采集电路32-34
• 4.2.3 输出控制电路34-36
• 4.2.4 接口电路36-37
• 4.2.5 液晶与按键电路37-38
• 4.2.6 系统电源设计38-39
• 4.3 太阳跟踪传感器设计39-42
• 4.3.1 传感器跟踪原理39-40
• 4.3.2 传感器结构40-42
• 4.4 硬件可靠性设计42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 系统控制器软件设计44-54
• 5.1 软件开发平台及下载工具简介44-45
• 5.2 软件编写的基本原则45-46
• 5.3 软件功能模块设计46-53
• 5.3.1 模拟信号的采集与处理46-47
• 5.3.2 液压驱动控制算法47-49
• 5.3.3 光电传感器跟踪程序49-51
• 5.3.4 控制策略切换51-53
• 5.4 软件可靠性设计53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 试验验证54-61
• 6.1 试验一液压驱动机构的精确定位54-57
• 6.1.1 试验平台介绍55
• 6.1.2 试验结果分析55-57
• 6.2 试验二太阳跟踪传感器调试57-60
• 6.2.1 试验平台介绍58
• 6.2.2 试验结果分析58-60
• 6.3 本章小结60-61
• 第7章 结论与展望61-63
• 7.1 课题结论61-62
• 7.2 课题展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间的研究成果67

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