一种高精度太阳能跟踪控制系统设计与实现

为了提高线性菲涅尔式聚光镜场的跟踪控制精度,本文基于PLC研制了原理样机模型,对太阳进行实时跟踪。基于光控和程控相结合,对天气的阴晴判断提出了一种基于模糊识别原理的全天候太阳自动跟踪方法,在Matlab中建立了阴晴模糊识别系统,然后通过高精度太阳位置算法,实现对聚光镜场的高精度和低延迟的跟踪控制目标。结果表明:通过误差分析法计算并比较跟踪目标角度计算结果与德国弗朗霍夫研究所提供的目标角度计算结果的理论值得出跟踪绝对误差在±0.455˚以内,具有较高的实用性和广阔的发展前景。

线性菲涅尔式太阳能聚光器传热及能流均匀化研究

对线性菲涅尔式太阳能聚光器的传热性能进行研究,在该系统下建立传热模型并对吸热管壁面温度、热量损失随传热介质对流换热系数上升时的变化规律进行研究。研究结果表明:当辐射到吸热管表面的能流密度恒定时,随着吸热管内传热介质温度上升和换热系数增加,集热管内壁温度逐渐下降并达到极值,如果继续采用强化传热的方法来降低系统热损,会使得效果逐渐减弱;针对吸热管周向能流非均匀问题,本文提出了一种基于粒子群算法的优化方法,通过改变主镜场中一次反射镜的瞄准点,使得接收器表面能流分布标准偏差达到最小,从而使得吸热管周向的能流分布更加均匀。通过优化使得当系统光学效率达到79.75%时,吸热管上半部分的能流分布由36.6%上升到了39.5%。以上研究结果将为线性菲涅尔式太阳能集热器的优化设计和应用提供理论支撑。

斜率误差对线性菲涅尔式太阳能聚光系统的影响研究

为研究斜率误差对线性菲涅尔式聚光系统光学性能的影响,采用Soltrace软件建立了16列一次反射镜的线性菲涅尔式聚光系统模型。在此基础上,研究了斜率误差对线性菲涅尔式聚光系统中集热管表面的能流分布和光学效率的影响,并提出根据最大光斑宽度来选择一次镜从而降低不利影响的策略。研究结果表明:一定范围内的斜率误差使集热管表面周向的能流分布更加均匀,而过大的斜率误差则显著降低系统的光学性能。依照该方法设计一次镜,不仅具有较好的光学性能,而且能容错一定范围内斜率误差带来的其他不利影响,通过优化聚光器高度,斜率误差对进入率和光线效率造成的影响分别降低了4.04%和2.42%。