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一种圆柱型光电探测器及其太阳跟踪系统特性研究

发布时间:2020-07-06 13:23
【摘要】:提高太阳能光热发电系统的效率除了需要发电系统本身运行稳定、可靠之外,还需要聚光跟踪控制系统有足够的跟踪精度,本文围绕怎样提高控制系统跟踪精度,开展了“程控+光控”的控制策略研究,设计了一种圆柱型光电探测器,进行了应用光电探测器后跟踪控制系统的误差及综合性能分析。 运用光学透镜聚光和光线追迹原理研究设计了一种圆柱型光电探测传感器,建立了该传感器的透镜聚焦光学模型,模拟了不同入射平行光线经透镜聚光、在焦平面上形成光斑的过程,分析了光电探测器的焦斑分布和光强分布、焦斑位置和焦距等特性。实验结果表明平行入射光经透镜聚焦后,光斑集中区域、光强分布均随偏转角递增而发生改变。 综合分析了多种跟踪控制方式的特点,提出了一种程序跟踪与光电跟踪结合“程控+光控”的跟踪控制方式,分析了“程控+光控”跟踪控制系统的工作原理与模块组成结构。在程序跟踪的基础上,建立了聚光器轴线与太阳入射光的角度偏转值作为光电跟踪系统初始输入信号的跟踪系统数学模型,串入PD误差校正调节,并选取相应控制调节比例参数,进行了跟踪控制系统稳定性分析,比较跟踪系统校正前后伯德图,发现系统的幅值、相位裕角等性能有了明显改善,从而验证了串入校正器的必要性。在MATLAB软件SIMULINK环境中,以光电探测器模块、PID调节器模块、伺服驱动系统模块模型为基础,搭建了“程控+光控”跟踪系统仿真平台,分析了光电探测系统对聚光器高度、方位角空间位置跟踪和聚光器的聚光精度的影响,并据此研究了太阳能聚光器聚光效率的高低。研究结果表明:采用了光电探测传感器的“程控+光控”跟踪控制系统的精度得到提高,保证了聚光效率和发电效率。
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM615;TK513.4
【图文】:

透镜,光学理论,焦斑,偏转角


x/cm-0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.150.15 0图 2.3 (a)透镜聚焦图,(b)透镜聚Figure.2.3 (a)Lens focus ma,(b)Lens focus form2. 光线偏转角与焦斑分析根据光学理论模型,公式(2.5)选取计

探测器,工艺图,光电探测器,圆筒


图 2.5 .(1)探测器圆筒参数机构图; (2)探测器圆盖参数机构 .2.5 (1) detector and cylinder parameter chart; (2) detector and dome parame筒工艺模型定了圆筒高度与直径参数后,由 3D 打印得到光电探测器的工艺模(1)、(2)所示。在筒盖的四个圆孔中安装聚光透镜,微弱的太阳后所形成的光焦斑强度能够达到光敏元件可以识别的光强度,透镜果大大提高了光电探测器的探测灵敏度。

四象限光电探测器,实验装置,单象,遮光器


图 2.11 搭建简易四象限光电探测器实验装置11 Four quadrant photosensitive resistance experim器的探测响应度,首先测试单象限光电探阻的入光口用不透光的遮光器具套住。保

【参考文献】

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本文编号:2743691

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