一种适用于CPV的太阳模拟器的光学结构与分析

太阳模拟器是聚光光伏(CPV)领域内对电池片、组件及系统进行在线检测的一种必不可少的光源设备,其要求辐照度大于800 W/m2,准直角度小,辐照度均匀,光谱接近AM1.5。要同时达到这些指标有一定的难度。通过分析实现既辐照均匀又辐照准直的太阳模拟器需要克服的因素,提出了一种太阳模拟器结构方案以满足上述要求。同时,配比不同焦距的准直透镜还可实现辐照面积可调。利用ZEMAX软件对该结构进行了仿真,验证了该方案的实现效果。     

大面积发散太阳模拟器的均匀照明

为实现太阳模拟器的大辐照面积均匀照明,研究了大面积发散太阳模拟器光学系统的设计与仿真。分析了复眼透镜阵列组与发散投影系统的工作原理及旁瓣效应的产生机理;基于嵌套建模思想,结合多项式拟合方法,得出了氙灯轴上的强度分布曲线,并根据氙灯发光能量对称的性质,实现了氙灯空间光强分布的模拟;结合提出的光学系统设计边界条件与参数,设计了光束整形系统、复眼透镜阵列组和发散投影系统。实验结果表明:大面积发散太阳模拟器的工作距离为20 000mm,辐照面直径为1 500mm,辐照均匀度为92.8%,满足均匀照明的使用需求。     

大面积发散太阳模拟器均匀照明方法研究

为实现太阳模拟器的大辐照面积均匀照明,研究了大面积发散太阳模拟器光学系统的设计与仿真。分析了复眼透镜阵列组与发散投影系统工作原理及旁瓣效应产生机理;基于嵌套建模思想,结合多项式拟合方法,得出了氙灯轴上强度分布曲线,并根据氙灯发光能量对称性质,实现了氙灯空间光强分布模拟;结合提出的光学系统设计边界条件与参数,设计了光束整形系统、复眼透镜阵列组和发散投影系统。实验结果表明：当工作距离为20000mm,辐照面直径1500mm范围内,辐照均匀度为92.8%,满足了大面积发散太阳模拟器均匀照明的使用需求。     

用于太阳电池测试的太阳模拟技术

为了提高太阳模拟器的性能,更准确地测试太阳电池的特性参数,对模拟器的光源辐照利用率、辐照均匀度、辐照度与辐照稳定性的控制进行了研究.选取同轴光学系统结构作为模拟器光学系统,通过改进光学系统的结构排布,增加光积分器等方法,改善光源辐照利用率与辐照均匀度;在分析现役模拟器控制线路的基础上,采用光反馈技术对控制线路进行重新设计,提升系统对辐照度与辐照稳定性的可控性.实验结果表明:新型的太阳模拟器能有效地控制辐照度与辐照稳定性,在直径250 mm范围内,标准光强为1000 W/m2的条件下,辐照均匀度为2.5%,辐照稳定性＜1%,较大地改进了太阳模拟器的性能.     

新型太阳模拟器性能测试

文章介绍了一种新型太阳辐射模拟器的整体构造和技术指标;详细阐述了其性能测试方法,包括光源的光谱分布、辐照度范围、均匀性和稳定性等性能;同时对测试仪器、测试方法、测试结果以及常见问题的解决方法进行了分析和总结。     

气象用太阳模拟器光学系统仿真

气象用太阳模拟器主要应用于总辐射表检测,对辐照均匀性有较高的要求,光学系统设计难度较大。本文介绍了如何用lighttools软件进行光学系统建模,分析辐照均匀性,为光学系统设计及装调提供有效的指导,其中,短弧氙灯是整个建模的关键,根据短弧氙灯的发光机理及其亮度曲线,用嵌套的圆柱和球体光源来仿真氙灯的发光,通过蒙特卡洛光线追迹,仿真出来的配光曲线和实际的很接近,符合建模要求。最后,分别用一维、二维、三维分析图表示辐照度分布。通过数据分析,整个口径范围内辐照不均匀度为±4.2%,有效口径φ100m范围内,辐照不均匀度为±2.0%。     

太阳光度计技术分析

简要介绍了太阳光度计的基本原理及其方法。从高精度分光技术、光电探测技术、太阳跟踪技术三个方面分析了目前国内外太阳光度计的关键技术,总结出了该仪器目前基本的发展状况,为该类型仪器的研制提供参考。     

太阳敏感器测试用运动式LED太阳模拟器研究

为了解决装星后的编码式太阳敏感器的测试问题,提出了一种具有运动功能的LED太阳模拟器,利用白光LED模拟太阳光信号,利用运动装置模拟太阳光矢量信号。介绍了太阳模拟器结构组成与工作原理,着重研究了太阳光和太阳光矢量的模拟方法。由辐射功率计算确定所需LED数量,根据斯派洛判据确定LED线性阵列间距,利用矩阵法计算了柱面镜的光学参数,借助Lighttools软件进行仿真分析。根据敏感器结构和功能要求确定了由超声电机、双摇杆机构、安装支架、编码器组成的运动装置,并对装置的矢量调整精度进行了分析。实验结果表明,研制的太阳模拟器工作距离50 mm处的辐照光斑50×10 mm、辐照度高于393 W/m2、辐照不均匀度优于±7. 3%,能够模拟实现-13°、0°、38°3种太阳矢量角,模拟精度优于±0. 008 3°,满足太阳敏感器测试要求。     

大面积双光源稳态太阳模拟器的研制

基于IEC(International Electrotechnical Commission)标准在太阳电池热斑试验、薄膜电池老练试验中CCC级太阳模拟器要求[1-2],本文提出了一种稳态长弧氙灯与金卤灯相结合的大面积稳态太阳模拟器。首先根据实际测量的光源光谱,分析计算了这种双光源模拟器达到C级光谱匹配要求的条件;其次,我们使用Tracepro软件建立初始结构模型,并通过宏编程对辐照均匀性进行仿真优化;然后,针对两种光源的不同特性提出了半闭环光强调节与控制的思路。最后,我们在1.2m×2m有效辐照面上实现了:光强在600-1000W/m2范围内可调,光谱匹配度达到C级,辐照均匀性达到B级(±5%),辐照不稳定性达到A级(±2%)的性能要求。     

一种非共轴椭球面聚光阵列式太阳模拟器

经过理论分析,设计了一种非共轴椭球面聚光阵列式太阳模拟器。为了验证该模拟器的可行性,进行了光学性能检测试验,试验结果表明成像光斑质量较好,系统传递效率较高,从而为太阳模拟器的研发与创新提供技术支持。     

机械系统动态仿真技术研究

介绍了机械系统动态仿真分析中的若干关键技术和相关技术以及仿真分析的基本步骤,为机械系统动态仿真分析提供了一定的理论基础,在理论上和实践上具有非常重要的意义。     

模具设计与制造过程的工艺仿真技术

介绍模具设计过程数值仿真系统，体积成形过程工艺仿真、板料成形过程工艺仿真、注塑成形过程工艺仿真以及模具设计过程工艺仿真，并推荐了部分应用软件。     

基于集成仿真技术的现代产品设计

为了尽可能在产品设计阶段预测产品设计、制造和应用等环节可能出现的问题,提出了基于集成仿真技术的产品设计方法,并以离散型制造业为对象,建立产品设计集成仿真体系架构。该体系结构包含制造过程仿真层、应用效果仿真层和优化设计技术支撑层,通过制造过程的仿真预测产品的加工质量,通过应用效果的仿真预测新产品的使用效果,并在此基础上进行优化。同时,分析了集成仿真信息流及其在产品设计过程中的传递特性。最后,通过应用实例,阐述了集成仿真技术在某压铸产品设计中的综合应用。     

基于数值模拟技术的吸塑模成型工艺优化

介绍了吸塑成型工艺过程,对吸塑成型的关键技术进行了阐述,包括运动函数的建立和成型时间的预测。基于Polyflow软件平台,以冰箱门体内胆吸塑模为例,通过对吸塑模成型过程的分析,对吸塑成型工艺过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明:在整个真空吸塑成型过程中,吹泡时间的长短是控制制件成型质量的关键。吹泡时间过短会导致制件厚度局部变薄不均匀;而吹泡时间过长,则会出现局部折皱和折叠。结合数值模拟技术和运动函数,实现了吸塑成型工艺参数的优化。     

一种基于蒙特卡罗技术的晶粒生长计算机模拟方法

将蒙特卡罗(MC技术引入到晶粒生长模拟中,结合焊接工艺试验和热模拟试验,模拟了单相合金焊接热影响区(HAZ)晶粒生长过程。首先应用实验和统计学的方法确定了材料晶粒生长的动力学模型,然后计算了焊接热循环,同时基于蒙特卡罗技术编制了模拟程序。最后在不同焊接热输入情况下,模拟了晶粒生长过程。模拟结果动态演示了晶粒生长过程,并且体现了焊接热钉扎效应。模拟得出数据与试验结果非常接近,为评定焊接工艺和材料可焊性提供了依据。     

太阳能混合动力自行车控制策略研究

根据当今世界电动汽车发展的趋势,开展的一种新型混合动力电动自行车的研究,研究对象为太阳能电池/蓄电池混合动力自行车动力系统能源供电的控制策略,着重研究了太阳能电池/蓄电池选配和控制,把能源动力系统仿真模型匹配到原有的整车模型,获得太阳能电池/蓄电池混合动力自行车的控制策略。     

太阳能热泵蓄能技术研究进展

太阳能热泵技术是利用可再生能源的典范,而蓄能技术是太阳能热泵中的关键技术。应用蓄能技术可以改善太阳能热泵运行工况,提高太阳能热泵系统运行效率,弥补当太阳能辐射不足时,热泵系统供热量显著下降的缺陷。本文介绍了太阳能热泵蓄能技术的研究和进展,并指出了太阳能热泵蓄能技术的发展方向。     

面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术研究

针对目前多学科虚拟样机协同仿真应用中面临的多学科交互协同能力差、资源动态调度分配难、系统容错能力和柔性差、动态资源可重用性差、规模易受限制等问题,首先提出了一种新的解决途径——构建仿真网格,进而较为详细地介绍了面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术的部分研究成果,最后,介绍了典型的应用案例,并给出了结论和下一步的工作展望。     

基于太阳能辐射技术的热能转换空调制冷技术研究

给出了以太阳能辐射技术为基础的热能转换空调制冷技术的技术方法,即将太阳能转变成热能,使用热能进行制冷。以太阳能辐射技术的热能转换为基础,研制了新型的太阳能吸收式空调系统,并且通过实验研究,验证了该系统的集热、蓄热特性以及制冷机组的运行热性。实验表明,该空调系统可连续8 h稳定地工作,最大制冷量可达到47 kW,平均值也可达到4 kW,该空调系统性能参数COP,平均可达到03。因此,基于太阳能辐射技术的热能转换空调制冷技术为太阳能规模化、低成本应用提供了行之有效的新方法。