碟式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

【摘要】：太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，良好的跟蹤控制性能是保證太陽能發(fā)電效率的關(guān)鍵之一。本文以25KW碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)為研究對象開展相關(guān)理論研究并進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下： 首先分析了25KW碟式太陽能發(fā)電裝置整體結(jié)構(gòu)，探討了方位角和高度角兩個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷特性。為了分析太陽能跟蹤系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制特性，建立了包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程、機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程以及傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)方程在內(nèi)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)構(gòu)建了以三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制為基礎(chǔ)，采用電流反饋、速度反饋、位置反饋三閉環(huán)控制模型。在此基礎(chǔ)上，在SIMUlink環(huán)境下建立了系統(tǒng)數(shù)值仿真模型并進(jìn)行了較為詳細(xì)的系統(tǒng)響應(yīng)特性和控制特性分析。然后，對國內(nèi)外太陽能跟蹤裝置設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了對比研究，選取可編程邏輯控制器PLC（型號：FX3U-48MT-ES-A）作為基本控制核心并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)相關(guān)控制電路,包括電源模塊、信號檢測模塊、顯示模塊和跟蹤控制模塊等。最后，結(jié)合硬件電路設(shè)計(jì)，編寫了相關(guān)控制程序并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的顯示模塊、自動(dòng)跟蹤、手動(dòng)跟蹤以及過載報(bào)警等模塊能夠良好地工作，滿足跟蹤控制要求，證明了本方案的可行性與有效性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能發(fā)電 跟蹤控制系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 PLC
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及選題意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 跟蹤控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 跟蹤控制系統(tǒng)的建模與動(dòng)態(tài)分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17
• 1.4 論文章節(jié)安排17-19
• 第二章 雙軸跟蹤碟式太陽能熱發(fā)電裝置及傳動(dòng)系統(tǒng)載荷分析19-29
• 2.1 碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-22
• 2.1.1 碟式太陽能聚光器及桁架機(jī)構(gòu)20-21
• 2.1.2 接收器21
• 2.1.3 雙軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)21-22
• 2.1.4 固定支撐裝置22
• 2.2 碟式太陽能熱發(fā)電裝置傳動(dòng)系統(tǒng)載荷分析22-28
• 2.2.1 方位角傳動(dòng)系統(tǒng)載荷分析23-25
• 2.2.2 方位角驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型25
• 2.2.3 高度角傳動(dòng)系統(tǒng)載荷分析25-28
• 2.2.4 高度角驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 碟式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)建模與仿真分析29-52
• 3.1 太陽能跟蹤控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)29
• 3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)模型29-30
• 3.3 傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)模型30-31
• 3.4 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算31-33
• 3.4.1 方位角控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量31-32
• 3.4.2 高度角控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量32-33
• 3.5 太陽能跟蹤控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)分析33-41
• 3.5.1 位置控制器35
• 3.5.2 速度控制器35-36
• 3.5.3 電流調(diào)節(jié)器36
• 3.5.4 坐標(biāo)變換模塊36-37
• 3.5.5 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器模塊37-38
• 3.5.6 轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流計(jì)算模塊38-39
• 3.5.7 整流器、逆變器及電機(jī)模塊39-40
• 3.5.8 傳動(dòng)軸模塊40-41
• 3.6 仿真結(jié)果分析41-50
• 3.6.1 方位角仿真結(jié)果分析41-46
• 3.6.2 高度角仿真結(jié)果分析46-50
• 3.7 本章小結(jié)50-52
• 第四章 碟式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)52-65
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架52
• 4.2 控制器的選型52-53
• 4.3 電源電路53-54
• 4.4 光電跟蹤電路設(shè)計(jì)54-59
• 4.4.1 光電傳感器選擇54
• 4.4.2 光強(qiáng)檢測電路設(shè)計(jì)54-59
• 4.5 數(shù)碼管顯示電路59-60
• 4.6 交流伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器模塊60-64
• 4.6.1 交流伺服電機(jī)60-62
• 4.6.2 伺服驅(qū)動(dòng)器62-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 第五章 碟式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究65-72
• 5.1 引言65
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)65-67
• 5.3 碟式太陽能跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試67-70
• 5.3.1 數(shù)碼管時(shí)間顯示模塊68-69
• 5.3.2 聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)69-70
• 5.4 碟式太陽能熱發(fā)電裝置現(xiàn)場調(diào)試70-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 全文結(jié)論72
• 6.2 研究不足與未來工作展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74
• 致謝74-78
• 附錄 A：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

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