光熱發(fā)電裝置的太陽跟蹤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運(yùn)動分析.pdf

1、隨著人類工業(yè)化的發(fā)展,面對石油和煤炭等礦物燃料日趨枯竭的嚴(yán)重威脅,對可再生能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為當(dāng)今的世界性問題。太陽能作為一種潔凈的能源,具有普遍存在、利用清潔、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),同時又是可再生能源,有著化石能源所無法比擬的優(yōu)越性。但由于太陽能的低密度、間歇性、分布空間變化不斷,使得目前太陽能裝置的利用率普遍不高。如何提高太陽能的利用率已成為世界關(guān)注的問題。研究表明,太陽能設(shè)備對太陽光線運(yùn)動的跟蹤與非跟蹤,其能量的接收率相差37.7％。

2、因此,太陽能設(shè)備對太陽的跟蹤成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。
　　目前已經(jīng)存在很多太陽跟蹤裝置。主要有單軸跟蹤和雙軸跟蹤,對現(xiàn)有跟蹤裝置分析發(fā)現(xiàn),應(yīng)用于氣象觀測的太陽跟蹤裝置跟蹤范圍大,精度高,其它民用太陽跟蹤裝置普遍存在跟蹤范圍較小,占用空間較大,結(jié)構(gòu)剛度不好的缺點(diǎn)。本文采用高度角—方位角全跟蹤方式,設(shè)計一種雙軸太陽跟蹤裝置。以天津地區(qū)(其他地區(qū)計算方法相同)為例,根據(jù)高度角和方位角計算公式,給出了跟蹤機(jī)構(gòu)高度角和方位角的變化范圍

3、,為機(jī)構(gòu)設(shè)計提供了依據(jù)。經(jīng)過機(jī)構(gòu)構(gòu)型分析,確定了太陽跟蹤裝置的機(jī)構(gòu)及其自由度。利用D-H法建立了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模型,給出了位置正解的數(shù)值算法;根據(jù)機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系求解了機(jī)構(gòu)位置反解。利用Pro/e軟件完成了太陽跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及虛擬樣機(jī)的裝配,并利用Pro/e Mechanism模塊對太陽跟蹤裝置進(jìn)行了仿真和干涉檢測,以及驗(yàn)證高度角和方位角范圍,完成了結(jié)構(gòu)的無干涉設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,利用MATLAB對聚光器進(jìn)行了速度仿真分析,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行平