户外光电池面板自动清洁控制系统的设计

【摘要】：发展光伏新能源事业,是事关抵御化石能源危机、减少大气污染、有利于节能减排事业发展的一项重要国策。而光伏电池板是设置在户外无遮盖的露天式新能源感光发电系统,受天气,风尘以及日益增多的雾霾气候的影响极大,直接关系到光电转换效率和使用寿命等问题。本课题的研究目的是为人们提供一种能够实现自动清洗太阳能电池板的系统,本系统以太阳能电池板为研究对象,可以自动监测外界环境变化,通过数据处理,系统控制,达到太阳能电池板的智能清洗,进而实现提高太阳能电池板的使用效率和延长太阳能电池板寿命的目标。本文首先分析了当前国内外太阳能电池板清洁问题的发展和研究现状,通过对比总结出了当前关于太阳能电池板清洁问题中存在的主要问题。本文先对光伏电池的工作原理、伏安特性以及在不同光照和温度调节下的输出特性进行分析,得出光伏电池的输出功率与光照强度成正比。由于天气多变,本文根据晴天、多云等不同天气中太阳能辐射的特点进行分析,并给出了太阳能电池板表面污浊度的检测思路和实现方法,进而控制清洁系统的自动启停。其次,本课题确定了喷淋系统中压力检测和温控系统中的温度检测方法；并完成了各部分硬件电路的设计。第三,通过对各部分控制系统进行数学建模,从而确定了温控子系统、喷淋控制子系统以及滚刷子系统的PIID控制方法。最后,通过对实验数据进行分析比对,证明了清洁系统整体性能的可靠性,本户外光电池面板自动清洁控制系统达到了设计的初步要求。 【关键词】：新能源 太阳能电池板 发电系统 智能清洗 光电转换效率
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914;TP273
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-12
• 1.1 课题的研究背景6-7
• 1.2 国内外发展概况7-9
• 1.2.1 国外研究现状7-8
• 1.2.2 国内研究现状8-9
• 1.3 课题研究的主要意义9-11
• 1.4 本课题主要研究内容11
• 1.5 本章小结11-12
• 第二章 设计要求与清洁系统构成12-17
• 2.1 控制系统的设计要求12
• 2.2 清洁系统组成12-14
• 2.3 自动清洁控制系统的总体设计14-16
• 2.3.1 清洁系统的功能设计15
• 2.3.2 清洁系统的机械结构15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 自动清洁控制系统的硬件结构设计17-26
• 3.1 主控单元17-18
• 3.2 执行电机控制18-20
• 3.2.1 主驱动电机的控制18-19
• 3.2.2 滚刷电机的驱动19-20
• 3.3 环境参数检测电路设计20-24
• 3.3.1 污浊度检测20-23
• 3.3.2 压力检测23
• 3.3.3 温度检测23-24
• 3.3.4 温度控制电路24
• 3.4 电源变换电路的设计24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第四章 控制系统模型推导与控制方法研究26-41
• 4.1 温控子系统的数学模型26-27
• 4.2 喷淋子系统的数学模型27-29
• 4.3 滚刷子系统的数学模型29-32
• 4.3.1 直流伺服电机的数学模型29-30
• 4.2.2 清洁系统传动机构的数学模型30-32
• 4.2.3 直流伺服电机双闭环的控制32
• 4.4 系统的控制策略及控制算法32-40
• 4.4.1 温控子系统PID调节器设计33-36
• 4.4.2 喷淋子系统PID控制算法36-38
• 4.4.3 滚刷子系统PID控制策略38-39
• 4.4.4 控制效果对比分析39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 智能清洁系统性能及分析41-50
• 5.1 不同工况下测试数据分析41-47
• 5.1.1 测试参数41
• 5.1.2 测试时间及气象条件41
• 5.1.3 实验结果41-46
• 5.1.4 实验结果对比分析46-47
• 5.2 不同清洗方案效果分析47-49
• 5.2.1 光伏积灰系数分析47-48
• 5.2.2 发电量对比分析48-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第六章 总结与展望50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55
• 作者简介55
• 攻读硕士学位期间研究成果55-56

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