碟式太陽能聚光器跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究碩士學(xué)位論文

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1、北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文碟式太陽能聚光器跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究姓名：張利明申請學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：馬重芳20080501摘要隨著世界能源形勢的日趨嚴(yán)峻，太陽能熱發(fā)電作為一種重要的可再生能源發(fā)電方式，受到了各國政府的青睞。聚光器的跟蹤控制是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，采用跟蹤系統(tǒng)可大幅提高太陽能聚光器的熱接收率，進(jìn)麗提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。本論文設(shè)計(jì)了一套用于碟式太陽能聚光器跟蹤控制的8051單片機(jī)系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了系統(tǒng)的跟蹤效果。論文首先分析了太陽與地球的相對運(yùn)動(dòng)規(guī)律，描述了在赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系下太陽相對于地球的運(yùn)動(dòng)軌道：在考慮

2、了系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了以步迸電機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的開環(huán)跟蹤控制策略，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，本文選用了AT89C51RC單片機(jī)作為核心部件，完成了單片機(jī)的外圍硬件電路設(shè)計(jì)和相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件電路中的重要器件及其實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件接口電路，主要包括復(fù)位電路，12C串行通信電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，并以軟件流程圖的形式詳細(xì)說明了本文的軟件設(shè)計(jì)思想。本文搭鍵了太陽跟蹤試驗(yàn)臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)對比了自制跟蹤系統(tǒng)與直接輻射表跟蹤系統(tǒng)的跟蹤效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文所設(shè)計(jì)的跟蹤控制系統(tǒng)跟蹤效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高且可以在有云的天氣下

3、正常運(yùn)行，從而驗(yàn)證了本文所制定的跟蹤策略的可行性。關(guān)鍵字太陽能熱發(fā)電；太陽跟蹤；單片機(jī)；開環(huán)跟蹤北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththeincreasingofenergycrisis，solarthermalpowergenerationasakindofimportantrenewableenergytechnologycouldbeoneofthealternativesolutionformanygovernments．Sun—trackingisakeytechnologyinsolarthermalpowergeneration

4、system．Thecollectedenergycanbesignificantlyincreasedbyaddingthetrackingequipmentstothesystem，thereforethegenerationefficiencycallbegreatlyimproved．Inthispaper，a8051MCUsystemwhichusedinthetrackingcontrolsystemisdesignedanddeveloped，theeffectoftrackingcontrolsystemistestedbyexperimen

5、ts．Thelawofrelativemovementbetweentheearthandsunisanalysedfirst．Thesolarorbitisdescribedinbothequatorialandhorizontalcoordinatesystems．Consideringthesystemapplication，anopenlooptrackingstrategyisproposedandacontrolsystemisdesigned．Thesteppingmotorsareusedasdrivingequipmentsinthissy

6、stem．Tomeettherequirementofthecontrolsystem，AT89C51RCischosenastheCPU．TheperipheralcircuitsoftheMCUandrelevantsoftwarearedesigned．Alloftheimportantdevicesinthesystemandtheirfunctionsaredetailedinvestigated．Relevantinterfacecircuitisdesigned，includingtheresetcircuit，12Ccircuitandste

7、ppingmotordrivingcircuit．Thementalityofdesigningofsoftwareisintroducedusingtheflowchartmethod．Thetestrigisdesignedandconstructedtoinvestigatetheeffectofthesun-trackingonthecollectedsolarenergybetweenthetwosystems．Theresultsshowthatthetrackingcontrolsystemwhichisdesignedinthepaperha

8、sagoodeffect．Trackingcontr