追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)的設計及性能分析.pdf

1、太陽能光伏水泵為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、生態(tài)荒漠治理、無市電供應的偏遠地區(qū)灌溉及畜牧供水提供良好的手段。本文從實際應用角度出發(fā)設計一款追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)。對系統(tǒng)能量傳遞方案進行設計，通過小容量緩沖儲能技術，解決光伏電池板發(fā)電功率波動的問題;設計二維追日機構(gòu)跟蹤太陽，確保太陽光垂直照射光伏電池板，提高單位面積光伏電池板的發(fā)電功率，并均衡早中晚光伏電池板的發(fā)電量;結(jié)合仿真軟件對二維追日機構(gòu)進行仿真分析及校核優(yōu)化，作為該設計的有效補充，提高發(fā)電

2、裝置的性價比;研制樣機并對其進行性能測試和經(jīng)濟性分析，為進一步開發(fā)不同系列的光伏水泵提供設計思路。
　　本文主要從以下幾個方面展開研究:
　　(1)追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)方案設計。對追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)方案進行總體設計，提出三種不同結(jié)構(gòu)的光伏水泵系統(tǒng)方案，結(jié)合層次分析法對各方案進行評價，選擇出最優(yōu)方案，并對該方案進一步研究分析。
　　(2)二維追日機構(gòu)設計。分析太陽運行規(guī)律，建立太陽運行軌跡的數(shù)學模型，確定二維追

3、日機構(gòu)的主要設計參數(shù);對光電傳感器進行優(yōu)化設計，研究二維追日機構(gòu)的跟蹤控制策略;優(yōu)化蓄電池充放電控制方法，確保系統(tǒng)恒功率穩(wěn)定運行;設計二維追日機構(gòu)，保證太陽光線始終垂直照射到光伏電池板上，提高單位面積光伏電池板的發(fā)電功率;分析二維追日機構(gòu)受載情況，對驅(qū)動機構(gòu)進行力學計算。
　　(3)二維追日機構(gòu)仿真分析。利用分析軟件ANSYS Workbench對二維追日機構(gòu)進行靜強度分析校核;結(jié)合分析軟件ADAMS對二維追日機構(gòu)進行動態(tài)仿真，計

4、算出追日機構(gòu)在不同工況下的最大受力位置，并對其在該位置時進行強度校核。
　　(4)二維追日機構(gòu)優(yōu)化設計。結(jié)合二維追日機構(gòu)的靜態(tài)與動態(tài)仿真分析結(jié)果，得出二維追日機構(gòu)力學分布情況，運用ANSYS Workbench中的Design Exploration模塊對二維追日機構(gòu)關鍵零件結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，改善其力學性能并減少材料使用。
　　(5)樣機研制及測試分析。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果及前期研究，對設計的追日式全自動光伏水泵系統(tǒng)進行樣機研制，將本