太阳能定日镜高精度传动装置的设计与应用

设计了一种应用于塔式太阳能热发电的定日镜高精度传动装置,通过应用验证,该传动装置匹配相应的蜗轮蜗杆能实现较大的输出力矩及达到自锁性能要求,具有传动精度高、制造成本低等优点。     

塔式太阳能定日镜高精度传动系统设计

介绍了一种应用于塔式太阳能热发电的定日镜高精度传动系统,通过该传动系统定日镜可以得到良好的重复定位精度;结合定日镜运动模型的校正算法控制系统,将定日镜转动的定位精度进行测量与补偿,从而得到准确的定位精度与重复定位精度。保证了定日镜跟踪系统追日长久稳定性。该系统对各零部件的精度要求低,具有跟踪精度高、制造成本低等优点。     

小型太阳能—风力发电联合演示装置的设计

针对太阳能光伏和风力等新能源发电技术的科普及相关教育教学应用需求,设计开发了一种新型的便携式小型太阳能-风力发电联合演示装置,该装置同时采用了垂直轴/水平轴两种风力发电机和晶体硅太阳能电池,组成太阳能-风力发电联合发电系统,并基于MCU开发了演示控制系统,可以实现对不同风机和太阳能系统的发电演示,并通过对比实验室验证了装置的准确性。整个装置具有小型便携化、应用简便、可展示性和可扩展性好等特点。     

太阳能热发电系列文章(5)塔式太阳能热发电的定日镜

定日镜是一种由镜面(反射镜)、镜架(支撑结构)、跟踪传动机构及其控制系统等组成的聚光装置,用于跟踪接收并聚集反射太阳光线进入位于接收塔顶部的集热器内,是塔式太阳能热发电站的主要装置之一,如图1、图2所示。     

定日镜传动系统回差分析与实验研究

针对塔式太阳能发电中定日镜传动系统存在跟踪精度低、累积误差大等缺点,介绍一种自主研制的含可调侧隙变厚齿轮传动副和双蜗轮精密传动装置两项发明专利的定日镜传动系统。综合考虑齿厚偏差、齿形偏差及各装置偏心误差等因素,通过统计计算方法得出该系统的回差,并与单蜗轮传动系统的回差进行比较得出双蜗轮传动系统能有效降低系统回差。利用高精度角度测量仪器自准直仪对定日镜传动系统的正、反转回差进行实验测试,并对实验数据进行统计学处理,结果与统计计算结果相对一致,表明该系统的回差可控制在1.0′内,能够满足定日镜传动系统回差在0.5 mrad内的要求。     

专利信息

本实用新型为一种带有结构吸音减振装置的太阳能聚光热发电设备。它包括反射镜镜片、设置在其背后的俯仰转动机构、用于支撑俯仰转动机构的支架；其中，在反射镜镜片的背面固定设置有若干个减振支撑连接件，该减振支撑连接件内设置有不同孔径的振动吸收槽、振动吸收孔或振动吸收镂空腔，并且减振支撑连接件振动吸收波长与所设置孔径的大小对应成正比。     

塔式太阳能热发电中定日镜的精度检测方法

介绍了塔式太阳能热发电中定日镜精度检测的常用方法,包括对定日镜关键零部件及定日镜整体的精度检测。定日镜关键零部件主要包括减速机、推杆(含电动及液压推杆),其精度检测是采用专用的测试工装进行;定日镜整体精度检测主要包括定日镜跟踪准确度及定日镜面形精度检测,均采用图像处理技术进行。通过这些检测方法可保证工程应用中的定日镜能够达到设计要求,起到良好的聚光作用。     

定日镜反射板力学模型及设计方法

该文在文献[1]的基础上,通过对太阳能定日镜反射板的实际工作状况及有限元分析,分别采用薄板大、小挠度弯曲理论研究反射板的挠度及应力规律,给出定日镜反射板周边固支矩形薄板弯曲力学模型;经理论分析及算例验证表明:太阳能定日镜反射板的合理力学模型应为周边固支矩形薄板小挠度弯曲力学模型;并根据反射板结构的受力情况及材料特性,从刚度和强度条件出发,提出反射板厚度的设计方法.     

塔式太阳能热发电镜场定日镜清洗装置设计

设计了一种应用于塔式太阳能热发电镜场的定日镜清洗装置。该定日镜清洗装置具备自动循迹、根据镜面自动调整清洗面角度、自动进行清洗水流控制的功能,并采用无线通信技术实现清洗装置与镜场控制系统间的信息交互,保证清洗完毕的定日镜立即恢复为正常运营状态,尽量减少镜场能量损失。通过实际测试,该清洗系统能够有效地实现预定的控制功能和清洗功能,其清洗装置通过一次清洗可将镜面清洁度从0.85提高到0.95。     

某柴油机滤清器支架的仿真计算及结构优化

针对某型柴油机在工作过程中出现的滤清器支架失效问题,采用ABAQUS、FEMFAT等软件对该支架进行有限元分析。通过模态分析评估支架是否存在共振风险;通过静强度和疲劳寿命校核,评估支架是否存在疲劳失效风险。在此基础上对原支架结构进行了优化。改进后的支架随整机通过了可靠性试验验证。结果表明:支架优化方案合理,能够满足使用要求。     

基于DSP的线性菲涅尔太阳能集热系统设计与实现

针对线性菲涅尔太阳能集热系统普遍存在遮挡和阴影等特点,提出了一种设计方法,并设计了一套线性菲涅尔太阳能集热系统。在该系统中,镜场微弧面反射镜按照一定初始角度安装,并通过设计的DSP单轴跟踪控制器,控制反射镜跟踪太阳,将太阳光线反射到镜场上方固定安装的三角形腔体吸收器上,实现太阳能集热。通过精度检测实验和光学镜场模型仿真,验证了该系统应用于线性菲涅尔太阳能的正确性和可行性。     

一种新型极轴跟踪式定日镜的研究

提出一种新型采用轮胎面聚光镜极轴跟踪式定日镜。分析了极轴跟踪式定日镜的跟踪原理,设计了用于该定日镜的轮胎面并分析其聚光性能。结果表明:该定日镜聚光性能较高,能够满足生活热水、太阳炉等应用领域的要求。     

定日镜跟踪纠偏策略综合应用研究

主要介绍了基于跟踪轴参考位错位法的定日镜纠偏子系统的纠偏流程和纠偏数据库内修正值的计算方法和应用方式,同时介绍了基于几何误差模型的定日镜跟踪纠偏策略的误差模型及其求解方法。通过分析位于北京延庆的DAHAN电站(1 MW塔式太阳能热发电站)的实测数据及两种纠偏策略的工作原理,提出两种定日镜跟踪纠偏策略综合应用的3种方式。并从纠偏策略的原理和BCS(Beam Characterization System)的精度两个方面分析纠偏策略无法解决跟踪误差的原因。     

支撑结构对定日镜绕流风场特性的影响分析

为了研究塔式太阳能定日镜绕流风场的各项特性,文章采用计算流体动力学方法对定日镜绕流风场的分布情况进行数值模拟,并通过模拟结果分析了定日镜绕流风场的分布特征及其产生的原因。分析结果表明:来流冲击定日镜后,滞点位置以下的部分流体经定日镜和地面之间的窄隙流出,形成狭管效应并在定日镜背后近地面处产生流动加速区;绕流至定日镜背面的流体在定日镜面板与支撑立柱之间产生二次钝体绕流,在定日镜和立柱之间形成分布情况比较复杂的风场;来流在定日镜背后形成的上、下两个方向相反的涡结构,这是沿来流方向从定日镜背面至远端近地面的大范围高风速区域产生的主要原因。     

基于DSP的定日镜跟踪控制系统研究

研制了一种用于塔式太阳能热发电站中定日镜的新型跟踪控制系统,该系统采用开-闭环结合的控制方式,以DSP2812为控制器,并针对定日镜谐波传动机构在控制过程中其参数在一定范围内具有"自相似性"的特性,系统采用了复合式分段控制算法,即:在开环时输出脉冲常量快速定位,在闭环粗调时采用增量式数字PID算法,在闭环精调时利用分形修正的PID算法,最终实现定日镜的精准跟踪。经测试表明,该系统跟踪精度优于3.5mrad,25度阶跃响应常数小于103ms,超调量小于3.2%,半振荡次数小于2次。该文主要成果已在国家863计划重点项目示范基地中经过现场测试检验。     

太阳能烟囱与垂直轴风机耦合发电可行性分析

通过分析太阳能烟囱热气流发电和垂直轴风力机发电的技术及特点,提出了太阳能热气流烟囱与垂直轴风力机耦合发电的方法。对风力机—太阳能热气流烟囱互补发电系统的可行性进行了分析。互补发电的功率输出持续、稳定,具有大规模并网的良好条件,是实现太阳能与风能综合利用的有效途径。     

基于复合控制的塔式太阳能跟踪控制装置设计

针对塔式太阳能热发电站中定日镜跟踪装置的跟踪精度不高、构建成本较大等问题,提出采用将遗传算法的选择机制与吸热塔能量变化的反馈机制相结合的方式对光热电站的太阳能跟踪控制系统进行改进.在光热电站的少数几台定日镜上配备光电检测元件,并以其控制角度为基准控制其他定日镜的角度调整.采用DSP(digital signal processing)为控制核心,完成了跟踪控制器的通讯框架及控制系统的硬件电路设计.实验表明,该方案在保证光热电站整体控制精度的基础上,减少了光电检测元件安装数量和电站构建成本,并保证了视日轨迹跟踪控制时的自动调整能力.     

太阳能热发电系列文章(18)新型双立柱支撑定日镜的研制

为了减小定日镜传动间隙对聚光效果的影响,同时期望降低定日镜制造成本,通过设计分析的方法进行了新型双立柱定日镜设计方案的探索。分析结果表明,开、闭环结合控制方式的新型双立柱支撑定日镜具有误差小、成本低、聚焦效果好的优点,该型式定日镜可望降低定日镜成本,提高聚光性能。     

新型永磁直驱电机轴电流抑制方法及影响分析

对大功率永磁直驱机车采用的新型永磁电机的结构、散热方式及采用绝缘端盖抑制轴电流的方法进行了阐述.使用绝缘端盖会影响电机非传动端散热性能,因此只在传动端使用绝缘端盖.通过试验验证电机轴电流及温升均在正常范围内,证明该方法的可行性.     

低尖速比下双转子垂直轴风力机气动性能试验研究

虽然水平轴风力发电机的技术已经发展的非常成熟,是世界上的主流风机,但在适应风机大型化、深海化的趋势方面,垂直轴风力发电机因其结构特点表现出一定优势。近年来,对于垂直轴风力机的研究日益增多,将两台相同的垂直轴风力机间隔一定距离置于一起即得到双转子垂直轴风力机。文章利用风机模拟与实际风场较接近的非定常风,通过物理模型试验对比了单转子垂直轴风力机和具有不同双转子间距的双转子垂直轴风力机在不同风速下同一转子的扭矩、转速与轴功率,证实了双转子垂直轴风力机的增益效果,并探讨了风速及两转子间距对风机性能及增益效果的影响。试验结果表明,风速越大、两转子间距越小,双转子垂直轴风力机的增益效果越显著。