多镜面聚光型太阳能光伏系统设计方法的探讨

【摘要】： 以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。在太阳能利用领域中，太阳能发电已成为世界各国研究重要课题之一。提高光伏电池的效率，降低光伏发电的成本，对于促进太阳能利用的推广具有重要意义。 本文设计了一种多镜面聚光型光伏发电系统，主要工作内容如下： 1、为最大发挥光伏电池的效能，以采用聚光型光伏发电为出发点，分析了光伏电池的输出特性和其影响因素，设计了多平面镜组成抛物面聚光器来增强太阳辐射，以提高光伏电池效率。并给出了多平面镜组成结构方式和设计方法。 2、采用时钟跟踪法和最大光照度测定相结合的方法，对多平面镜进行两轴控制，使系统准确跟踪太阳位置，达到最佳聚光效果。 3、分析了光伏电池聚光发电量与聚光器耗能量的关系，给出了最佳发电量控制策略。 4、搭建了多镜面聚光型光伏发电系统实验仿真系统，实现了自动跟踪和最佳发电量控制功能。 【关键词】：光伏电池 聚光器 自动跟踪 最佳发电量
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615;TK519
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 中国太阳能资源评价及光伏发电特点11-13
• 1.2 光伏发电的现状及发展前景13-17
• 1.3 本课题研究目的及主要工作17-18
• 第二章 光伏电池最佳光强的分析研究18-27
• 2.1 光伏发电系统的简介18-19
• 2.2 光伏电池的原理19-21
• 2.2.1 光伏电池的光伏效应19-20
• 2.2.2 光伏电池的物理模型20-21
• 2.3 光伏电池的输出特性及其影响因素21-24
• 2.3.1 光伏电池的 I-V和 P-V特性曲线21
• 2.3.2 光伏电池的主要参数21-22
• 2.3.3 温度对光伏电池输出特性的影响22-23
• 2.3.4 光照强度对光伏电池转换效率的影响23-24
• 2.4 光伏阵列的构成24-25
• 2.5 光伏阵列接收最佳光强的分析25-26
• 2.6 本系统所选用的光伏电池26-27
• 第三章 多镜面抛物面聚光器的研究与设计27-34
• 3.1 聚光器的选择分析27-29
• 3.2 多镜面抛物面聚光器的设计理论与计算29-32
• 3.2.1 聚光器中单个平面镜面积的理论计算29-31
• 3.2.2 聚光器中平面镜数量的理论计算31-32
• 3.3 多镜面抛物面聚光器的使用条件32-34
• 第四章 自动跟踪系统的设计34-45
• 4.1 自动跟踪系统的工作原理34-35
• 4.2 自动跟踪系统不同方案的分析比较35-37
• 4.2.1 光敏电阻光强比较法36
• 4.2.2 时钟跟踪法36-37
• 4.2.3 图像处理跟踪方法37
• 4.3 本系统采用的跟踪方法37-42
• 4.4 最佳发电量控制策略分析42-45
• 4.4.1 最佳发电量控制及其实现目标42-43
• 4.4.2 最佳发电量控制策略分析43-45
• 第五章 系统设计与实验仿真45-55
• 5.1 系统介绍45
• 5.2 步进电机及其特性45-47
• 5.2.1 步进电机概述45-46
• 5.2.2 步进电机的主要特性46-47
• 5.3 基于单片机 ATMEGA8515L控制的驱动电路47-49
• 5.3.1 SH-4012步进电机驱动器47-48
• 5.3.2 单片机 ATMEGA8515L连接电路48-49
• 5.4 电压、电流、温度和光强的检测49-51
• 5.4.1 电压、电流的检测49-50
• 5.4.2 温度的检测50
• 5.4.3 光强的检测50
• 5.4.4 数据采集模块50-51
• 5.5 软件流程51-52
• 5.6 实验仿真52-55
• 第六章 总结与展望55-56
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 致谢59

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