太阳能光伏组件风载负荷计算及支架结构的研究

【摘要】：本文对光伏板风载的载荷通过实验测量和经验公式计算进行对比,验证了理论计算,修正了传统经验公式,并发现光伏板风载载荷的内在规律,依据风载内在规律改进和设计光伏板组件的支架结构。 基于虚拟仪器设计思想,采用NI公司LabVIEW软件、DAQCard-USB6009多功能数据采集卡,以及各被测参数对应的传感器、变送器,并以计算机作为操作、测试、数据处理及储存平台,组成太阳能光伏组件风载的测试系统。利用软件LabVIEW和相应的硬件配套设备开发研制出太阳能光伏组件所受风载测试系统。本次试验主要测量光伏组件所受载荷的大小,试验在单次试验中需要测量的物理参数较少,忽略了电子元件的干扰问题,但考虑到其精度,我们对其进行系统标定,以期达到相应的精度再进行试验,以达到系统测试数据的准确性。通过现场测试,针对风洞实验风速下光伏组件载荷测试数据进行分析及处理,验证了理论计算,修正了传统风载载荷经验计算公式,找出风载规律,通过线性拟合推出实际风速下的风载,根据风载载荷设计无基础的光伏组件支架结构。再以内蒙古能源基地内的地面为例,测出不同粗细和长短的地锚钉入地锚不同深度时拔出所需的拉力。 以风载载荷和地锚的拉力来计算光伏组件的倾翻力矩,计算出光伏组件支架的稳定性,为今后对太阳能光伏组件风载载荷计算和支架设计提供了科学依据。 【关键词】：LabVIEW 太阳能光伏组件 测试系统 标定 设计
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK514
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 太阳能光伏组件的分类与发电原理8
• 1.2 太阳能光伏发电系统的分类和基本构成8-9
• 1.3 国内外研究现状9-10
• 1.4 课题的背景及意义10-12
• 1.5 测试参数分析12-13
• 1.6 测试系统的基本要求及本文的主要内容13-14
• 1.6.1 太阳能光伏组件支架拉压力的基本要求13
• 1.6.2 课题的主要工作13-14
• 第二章 光伏组件风载载荷实验测量台架14-24
• 2.1 测试系统硬件部分14-15
• 2.2 太阳能光伏组件的技术参数15-16
• 2.3 测试系统的传感器或变送器16-18
• 2.3.1 传感器16
• 2.3.2 变送器16
• 2.3.3 测试系统对传感器与变送器的选择16-17
• 2.3.4 24V 直流电源17-18
• 2.4 测试系统光伏组件支架18-19
• 2.4.1 光伏组件风载载荷测试台架18
• 2.4.2 拔出地锚的拉力测试18-19
• 2.5 测试系统数据采集硬件19-21
• 2.6 测试系统数据采集软件21-23
• 2.6.1 软件前面板21-22
• 2.6.2 采样参数的设定22
• 2.6.3 测试软件程序框图22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第三章 测试系统的标定和实验测试及结果分析24-48
• 3.1 传感器的标定24-32
• 3.1.1 对于24DV 直流电源的标定24
• 3.1.2 对拉压力传感器的标定24-32
• 3.2 太阳能光伏组件拉压力测试实验32-34
• 3.2.1 测试实验步骤33
• 3.2.2 数据修正方法33-34
• 3.3 太阳能光伏组件拉压力测试数据分析34-43
• 3.3.1 曲线拟合的最小二乘法36
• 3.3.2 工程经验公式计算36-37
• 3.3.3 曲线拟合值与经验公式计算值对比分析37-39
• 3.3.4 风载作用中心分析39-43
• 3.4 对光伏组件风载载荷规律的仿真模拟43-46
• 3.5 地锚拉力测试46-47
• 3.5.1 实验步骤46-47
• 3.5.2 实验结果47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 无基础光伏组件支架的设计48-56
• 4.1 单光伏板支架的设计49-55
• 4.1.1 采用角钢型号为 L30x30x4 的支架设计49-51
• 4.1.2 采用角钢型号为 L40x40x4 的支架设计51-52
• 4.1.3 采用角钢型号为 L45x45x5 的支架设计52-55
• 4.2 两块至多个光伏板支架的设计55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 总结56-58
• 5.1 本课题的主要工作56
• 5.1.1 测试系统的硬件设计56
• 5.1.2 测试系统的软件设计56
• 5.1.3 光伏组件支架的设计56
• 5.2 本课题的特色和创新处56-57
• 5.3 本课题今后的研究方向57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表的论文62

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