自動跟蹤式太陽能光伏水泵設(shè)計及性能預(yù)測

【摘要】：隨著太陽能電池材料和光伏技術(shù)的發(fā)展，具有巨大社會效益和經(jīng)濟效益的光伏水泵系統(tǒng)，近年來得到廣泛的應(yīng)用。其具有安裝方便、可不攜帶電池、不受電源和地點的限制以及移動性強等特點，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人畜飲水和移動灌溉等各個領(lǐng)域之中。光伏水泵對于我國的中西部缺電地區(qū)意義重大，隨著油價的上漲以及光伏電池價格的下降，光伏系統(tǒng)的容量顯著的增加了，太陽能利用變得越來越經(jīng)濟，而且光伏陣列的效率，穩(wěn)定性也有了很大的提高。合適的系統(tǒng)設(shè)計和太陽能方陣輸出與負(fù)載之間的合適的匹配，就可以實現(xiàn)整個裝置的效率提高。在本文中對光伏水泵進行了自行設(shè)計，力求與太陽能電池板特性相配合。簽于傳統(tǒng)的光伏水泵通常為定方向式布置，其對太陽能的利用率較低的情況，通過閱讀大量文獻和資料，本文對常規(guī)太陽能光伏水泵進行了創(chuàng)新性的改進設(shè)計。主要內(nèi)容如下： 1.光伏電池發(fā)電輸出屬于非線性，存在輸出最大功率跟蹤的問題。本文利用了最大功率點跟蹤方法，使光伏電池工作于最大輸出功率點上，獲得高效功率輸出。并根據(jù)光伏水泵的機械特性，對其選擇合適的變頻調(diào)速控制方式。 2.根據(jù)常規(guī)太陽能光伏板固定方向布置而導(dǎo)致對太陽能利用率低的缺點，本文創(chuàng)新性的增加了太陽能光伏板光線自動跟蹤系統(tǒng)，并對原理進行深入分析，并選取合適的跟蹤方式； 3.根據(jù)農(nóng)業(yè)用灌溉泵的特點選取了自吸泵為系統(tǒng)用泵，通過設(shè)計參數(shù)設(shè)計出了符合性能要求的自吸泵，并計算出了自吸時間及高度。通過FLUENT軟件對泵進行了全流場模擬，對模擬數(shù)據(jù)進行了分析，得到了自吸泵的水力性能曲線，達(dá)到了設(shè)計要求。 【關(guān)鍵詞】：光伏水泵系統(tǒng) 自動跟蹤 自吸泵 變速調(diào)速控制 水力設(shè)計 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 光伏系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及意義10-15
• 1.1.1 中國光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 國際光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 光伏水泵的研究意義13-15
• 1.2 研究內(nèi)容15-16
• 第2章 光伏水泵系統(tǒng)16-30
• 2.1 光伏陣列16-17
• 2.2 最大功率跟蹤17-20
• 2.2.1 最大功率跟蹤 MPPT 方式18
• 2.2.2 CVT(ConstantVOltageTraeking)原理18-19
• 2.2.3 MPPT控制器19-20
• 2.3 光伏水泵電機20-22
• 2.3.1 交流異步電機負(fù)載特性20-22
• 2.4 水泵的機械特性22-24
• 2.4.1 泵相似工況曲線22-23
• 2.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與泵參數(shù)變化23-24
• 2.5 光伏水泵變頻調(diào)速分析24-28
• 2.5.1 異步電機 V/F 控制25-26
• 2.5.2 變頻調(diào)速方式選擇26-27
• 2.5.3 光伏水泵變頻控制基本構(gòu)成27-28
• 2.5.4 光伏水泵變頻器結(jié)構(gòu)28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第3章 光伏板方向跟蹤裝置30-41
• 3.1 光線跟蹤系統(tǒng)30-33
• 3.1.1 太陽運行規(guī)律及光照強度數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.2 自動跟蹤器傳感器選用及布置33-36
• 3.2.1 光敏電阻的特性33-35
• 3.2.2 傳感器布置35
• 3.2.3 光電跟蹤器工作原理分析35-36
• 3.3 自動跟蹤器機械執(zhí)行部分設(shè)計36-39
• 3.3.1 單軸跟蹤系統(tǒng)36-37
• 3.3.2 雙軸跟蹤系統(tǒng)37-39
• 3.4 光伏板數(shù)量確定39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 內(nèi)混式自吸泵水力設(shè)計及內(nèi)部流場模擬41-77
• 4.1 自吸泵水力設(shè)計42-54
• 4.1.1 葉輪設(shè)計42-47
• 4.1.2 壓水室設(shè)計47-49
• 4.1.3 泵體設(shè)計49-50
• 4.1.4 自吸高度的計算50-51
• 4.1.5 自吸時間的計算51-54
• 4.2 FLUNET軟件簡介54-58
• 4.2.1 FLUNET結(jié)構(gòu)54-56
• 4.2.2 FLUNET求解步驟56-57
• 4.2.3 常用邊界條件57-58
• 4.3 自吸泵的三維實體造型及網(wǎng)格劃分58-61
• 4.3.1 葉輪流道及渦殼的三維實體造型58-60
• 4.3.2 自吸泵泵體三維實體造型60
• 4.3.3 自吸泵計算區(qū)域網(wǎng)格劃分60-61
• 4.4 內(nèi)混式自吸泵內(nèi)部流場CFD數(shù)值模擬61-63
• 4.4.1 數(shù)值計算方法的選擇61-62
• 4.4.2 邊界條件的選擇62-63
• 4.5 數(shù)值計算結(jié)果分析63-76
• 4.5.1 自吸過程數(shù)值模擬63-65
• 4.5.2 正常工作情況下計算結(jié)果分析65-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論與展望77-78
• 結(jié)論77
• 展望77-78
• 參考文獻78-81
• 致謝81-82
• 附錄Ａ 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文82

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