一種圓柱型光電探測器及其太陽跟蹤系統(tǒng)特性研究.pdf

1、提高太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率除了需要發(fā)電系統(tǒng)本身運(yùn)行穩(wěn)定、可靠之外，還需要聚光跟蹤控制系統(tǒng)有足夠的跟蹤精度，本文圍繞怎樣提高控制系統(tǒng)跟蹤精度，開展了“程控+光控”的控制策略研究，設(shè)計了一種圓柱型光電探測器，進(jìn)行了應(yīng)用光電探測器后跟蹤控制系統(tǒng)的誤差及綜合性能分析。
　　運(yùn)用光學(xué)透鏡聚光和光線追跡原理研究設(shè)計了一種圓柱型光電探測傳感器，建立了該傳感器的透鏡聚焦光學(xué)模型，模擬了不同入射平行光線經(jīng)透鏡聚光、在焦平面上形成光斑的過程，分析了

2、光電探測器的焦斑分布和光強(qiáng)分布、焦斑位置和焦距等特性。實驗結(jié)果表明平行入射光經(jīng)透鏡聚焦后，光斑集中區(qū)域、光強(qiáng)分布均隨偏轉(zhuǎn)角遞增而發(fā)生改變。
　　綜合分析了多種跟蹤控制方式的特點，提出了一種程序跟蹤與光電跟蹤結(jié)合“程控+光控”的跟蹤控制方式，分析了“程控+光控”跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理與模塊組成結(jié)構(gòu)。在程序跟蹤的基礎(chǔ)上，建立了聚光器軸線與太陽入射光的角度偏轉(zhuǎn)值作為光電跟蹤系統(tǒng)初始輸入信號的跟蹤系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，串入PD誤差校正調(diào)節(jié)，并選取

3、相應(yīng)控制調(diào)節(jié)比例參數(shù)，進(jìn)行了跟蹤控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，比較跟蹤系統(tǒng)校正前后伯德圖，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的幅值、相位裕角等性能有了明顯改善，從而驗證了串入校正器的必要性。在MATLAB軟件SIMULINK環(huán)境中，以光電探測器模塊、PID調(diào)節(jié)器模塊、伺服驅(qū)動系統(tǒng)模塊模型為基礎(chǔ)，搭建了“程控+光控”跟蹤系統(tǒng)仿真平臺，分析了光電探測系統(tǒng)對聚光器高度、方位角空間位置跟蹤和聚光器的聚光精度的影響，并據(jù)此研究了太陽能聚光器聚光效率的高低。研究結(jié)果表明:采用了光電探