典型光伏组件的包装技术与关键包装结构优化研究

【摘要】：光伏组件是太阳能发电系统中的关键部件。随着光伏产业的飞速发展，我国已经成为全球光伏产量第一的生产国。光伏组件产量巨大，这要求设计与之相符合的运输包装。然而，目前光伏组件包装中存在亟待解决的关键技术问题，这包括托盘结构设计不合理、包装过程繁琐以及包装材料总成本偏高等。结合以上问题，本文主要研究内容包括以下四个方面： (1)光伏组件整体包装的关键包装结构确立。首先，分析光伏组件整体包装设计时应着重考虑的因素。其次，分析光伏组件包装工艺过程的工艺要素，并优选出较为合理的包装工艺要素组合。最后，确立光伏组件整体包装的关键包装结构。 (2)托盘抗弯力学模型的建立与试验验证。首先，通过Workbench有限元软件分析两种不同结构托盘的抗弯力学性能，并评选出较优结构的托盘。其次，建立较优结构托盘的抗弯力学模型，确立托盘的强度准则和刚度准则，并得到托盘的极限载荷和最大挠度理论计算值。最后，制作托盘试验样品，验证理论计算值与试验值的一致性。 (3)托盘优化设计的研究。首先，根据托盘的强度准则和刚度准则，以托盘材积成本最低为优化目标，建立托盘尺寸优化数学模型。其次，根据托盘尺寸优化数学模型，结合MATLAB数学软件，编写托盘优化设计程序。最后，根据程序计算结果，最终可以得到优化后的托盘顶铺板厚度和总宽度、纵梁板的厚度和总宽度以及底铺板的厚度和总宽度。 (4)光伏组件整体包装方案的研究。首先，根据光伏组件内包装要求，设计内包装固定件。其次，根据已完成的内包装固定件，最终形成光伏组件整体包装，并进行包装材料总成本分析。最后，参考ISTA3E运输试验，通过Workbench有限元软件进行光伏组件整体包装的跌落分析，验证方案的可行性。 【关键词】：光伏组件 托盘 有限元 包装 优化
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB485.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景与意义8-11
• 1.1.1 光伏组件托盘包装概况8-10
• 1.1.2 光伏组件包装存在问题10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 托盘研究现状11-13
• 1.2.2 仿真技术在包装中的应用13-14
• 1.3 课题研究目标与内容14-15
• 1.3.1 研究目标14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 第二章 光伏组件整体包装方案的确立15-25
• 2.1 方案设计关注因素15-18
• 2.1.1 目标客户要求15-16
• 2.1.2 产品保护性要求16-17
• 2.1.3 包装工艺过程17-18
• 2.1.4 包装成本要求18
• 2.2 关键包装结构的确立18-20
• 2.2.1 设计初始信息18
• 2.2.2 关键包装结构的确立18-20
• 2.3 固定件的结构设计20-24
• 2.3.1 材料选用20
• 2.3.2 设计原则20-21
• 2.3.3 结构设计21-23
• 2.3.4 整体包装方案介绍23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 基于有限元的光伏组件托盘弯曲性能分析25-32
• 3.1 光伏组件托盘25-27
• 3.1.1 托盘特点25
• 3.1.2 性能评价25-26
• 3.1.3 关键技术26-27
• 3.1.4 托盘结构改进27
• 3.2 有限元分析27-31
• 3.2.1 托盘设计模型28
• 3.2.2 材料参数定义28
• 3.2.3 接触定义28-29
• 3.2.4 网格划分29
• 3.2.5 载荷与约束29
• 3.2.6 求解及后处理29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 托盘结构的力学性能分析与试验验证32-46
• 4.1 均布载荷下托盘的力学性能分析32-37
• 4.1.1 宽度方向的力学性能分析32-33
• 4.1.2 长度方向的力学性能分析33-37
• 4.2 托盘弯曲性能试验验证37-43
• 4.2.1 实验方案设计37
• 4.2.2 木材性能试验37-38
• 4.2.3 托盘弯曲试验38-40
• 4.2.4 实验结果分析40-43
• 4.3 托盘设计准则43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 基于 MATLAB 的托盘尺寸优化设计46-56
• 5.1 托盘尺寸优化设计数学模型的建立47-49
• 5.1.1 优化设计的一般数学模型47-48
• 5.1.2 确定设计变量48
• 5.1.3 确定目标函数48-49
• 5.1.4 确定约束条件49
• 5.1.5 确立托盘尺寸优化数学模型49
• 5.2 托盘优化设计的 MATLAB 编程49-55
• 5.2.1 MATLAB 简介49-50
• 5.2.2 托盘优化程序功能要求50
• 5.2.3 MATLAB 程序结构50-51
• 5.2.4 材料库 TXT 文件编写51-52
• 5.2.5 目标函数 M 文件的编写52
• 5.2.6 约束函数的 M 文件编写52-53
• 5.2.7 主程序 M 文件的编写53-54
• 5.2.8 优化分析与优化结果数据库54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 光伏组件关键包装结构的跌落仿真分析56-64
• 6.1 跌落仿真的模拟工况56-57
• 6.1.1 ISTA 简介56
• 6.1.2 ISTA 标准选择56-57
• 6.2 跌落仿真分析57-63
• 6.2.1 模型简化及材料参数设置57-59
• 6.2.2 接触定义59
• 6.2.3 网格划分59-60
• 6.2.4 载荷与约束60-61
• 6.2.5 仿真结果分析61-63
• 6.3 本章小结63-64
• 第七章 研究结论与展望64-66
• 7.1 主要研究结论64
• 7.2 论文创新点64
• 7.3 论文不足及课题展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间的研究成果70-71
• 附录B 试验数据及其处理71-75
• 附录C MATLAB 程序代码75-79
• mycon.m 文件程序代码75
• main.m 文件程序代码75-79
• 附图1 托盘结构Ⅰ79-80
• 附图2 托盘结构Ⅱ80

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