微型投影机自由曲面LED聚光器的设计

为提高LED微型投影机中光学引擎的效率和结构紧凑性,研究了自由曲面LED聚光器结构和工作原理,设计了含有折射和反射自由曲面的LED聚光器。采用非成像理论和同时多表面设计方法,计算并获得了聚光器折射和反射两个自由曲面在子午截面内的各点坐标,利用聚光器的旋转对称性得到了其在三维空间内的面形数据。设计结果的光学建模仿真分析表明:所得聚光器能够有效地收集大功率LED光源的能量,并将光束发散角控制在12°内,其光能收集率达到71%。与采用反射式聚光器的设计方案相比,光能收集率提高了20%,而体积则下降了70%,有效地提高了光学引擎的效率和紧凑性。本项设计对LED微型投影仪的小型化具有指导和借鉴作用。     

基于蝶式光伏发电聚光器一维跟踪机构的研制

基于大型-维自动跟踪蝶式光伏发电聚光器的传动特点,研制了一种可以调节同轴度的支撑机构和一种传动精度高、驱动能力强、传动角度大的二级丝杆驱动机构,导出了该机构结构参数的关系式,方便于光伏发电聚光器工程设计的应用.     

双V型低倍聚光光伏设计及经济性分析

光伏电池板常采用聚光方式增强发电性能并降低发电成本,聚光器一般选用玻璃反射镜来提高光伏的聚光比,但玻璃反射镜具有易破损、重量大等缺点,从而变相增加了聚光器的成本。针对以上问题,设计了一种新型的低倍聚光结构,反射镜采用铝板贴膜方式减轻聚光器重量并降低成本。建立了聚光器的数学模型,根据聚光镜的结构尺寸、镜面角度进行经济性分析,得出聚光器的最优角度,实现经济效益最大化的目的。     

全息光伏打聚光器的设计

本文描述了一种采用全息反射元件的分段谱光伏打聚光器,系统的转换效率可高于26％。分析了聚光器的特性并给出了全息元件的设计参数和制作方法。     

基于流曲线的旋转曲面的生成和形状调整

流曲线曲面造型是一种自由曲线曲面造型技术,尝试用这种方法生成旋转曲面。流曲线是用切矢的积分表示的曲线,据此给定旋转轴、母线上的一个定点和其上相对位置上的一组有序切矢,将母线视为流曲线,研究了生成旋转曲面的理论与方法,讨论了调整流曲线的参数如积分区间和流曲线的长,对旋转曲面形状的影响,并给出了实例。研究表明这种生成旋转曲面的方法简便、可行,能够通过改变参数在一定程度上调整旋转曲面的形状,未来可以将其推广应用于CAD软件和计算机动画中。     

碟式光伏发电聚光器玻璃镜快速调整装置研制

依据碟式光伏发电聚光器的工作原理,设计了一架聚光器玻璃镜快速调整装置。该装置可在全天候情况下快速调整聚光器的平面玻璃镜,整个装置重量轻,便于搬运,装拆快速方便。多个方位调节灵活,可进行误差补偿。经实际使用,该装置可大大提高玻璃镜调整效率及调整的精度。     

电测技术在大型蝶式光伏发电聚光器上的应用研究

利用电测基本原理自主研制5kW大型蝶式光伏发电聚光器,并对其进行强度测试。结合实际运行环境、大风等天气对钢结构的影响,测出数点的最大应力应变变化情况。通过数据分析得出5kW大型蝶式光伏发电聚光钢结构在遭遇8级大风时的运行情况。检测结果表明,5kW大型蝶式聚光器钢结构的应变分布规律合理、数据可信,在遭遇8级大风时能正常运转。     

聚光跟踪光伏光热一体机联动装置的研制

针对聚光器跟踪太阳的准确度对聚光效率影响很大,提出了一种太阳跟踪联动装置。采用两根电动推杆驱动聚光器的方位角传动轴和高度角联动架,实现了多个聚光单元同步跟踪太阳高度角和方位角的变化。经分析跟踪误差并经实验验证,该聚光器跟踪装置运行稳定、传动精度高,聚光效率提高了5%,降低了光伏发电的成本。     

大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析

以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究。得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析。结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究。     

多截面形状要求的广义旋转曲面

旋转曲面在计算机辅助设计中有比较重要的作用 ,很多种类的曲面可以看作由曲线旋转而成 ,传统的旋转曲面在生成的过程中 ,母线的形状不发生变形 ,这样就大大地限制了旋转曲面的应用范围。因此 ,本文对旋转曲面的概念做了进一步的拓宽 ,使母线在旋转运动的过程中能够按照设计的要求发生一定的变形 ,这样就拓宽了其应用范围。曲线在发生变形前后一般要求其形状变化不大 ,本文根据自由曲线能量的概念 ,提出了变形应该使位移曲线的能量最小的假设 ,根据该假设 ,推出了相应的计算公式 ,经过实际计算表明该假设是比较合理的。最后 ,根据本文提出的方法 ,给出了一个有多个截面形状要求的广义旋转曲面造型的例子。     

Design of Reflective Concentrator Model with Application for Concentrator Photovoltaic System

The nonuniform irradiation in the standard photovoltaic(PV) cells causes their relatively high series resistance,which results in a considerably lowered efficiency of PV cells.Currently the concentrator of uniform irradiation designed for concentrator photovoltaic is rare in China and lack sufficient theoretical research.In this paper,a systematic research on the solar reflective concentrator is conducted.A novel structure for a solar reflective concentrator is designed with the application of a flat mirror matrix to concentrate the sunlight for concentrator photovoltaic(CPV) systems.Sunlight beams are focused through the reflection of the mirror array on the solar cell to generate electricity.The concentrator is capable of producing much more uniform sunlight with a certain concentration ratio.The design scheme includes laying out the flat mirrors,optimizing the optical pathway and the parameters of each mirror.The prototype of the CPV system was installed at Nanjing,China.In the configuration of the prototype,it is composed of 24 pieces parallelogram flat mirrors,which are arranged into a total reflective array of 5 rows and 5 columns.In comparison with the parabolic trough concentrator,the experimental measurements verify such design has high efficiency.The concentrator model of a flat mirror matrix and the proposed new design method will lay a solid foundation for designing the concentrator of uniform irradiation.     

可横向分光的大接收角非成像式聚光系统

以传统聚光系统为基础的聚光电池虽然可以减少电池量,但需要精度高的跟踪装置,同时由于电池的吸收光谱较窄,而太阳光谱却较宽,会浪费很多能量.针对这种弊病,对横向非成像光学系统进行了研究,设计了两套接收角分别为6°和10°,聚光比分别为30和20,电池接收面积均为1 cm×1 cm,并能分光的聚光光学系统.设计结果表明,这些系统的光学效率在接收角范围内均大于90%.该类系统拓宽了太阳光谱的吸收范围,降低了对跟踪系统的要求,与高效太阳电池相结合,可制成高效、便携式、非跟踪太阳电池组件,为野外或战场上应用的技术装备提供电源,从而改善它们的灵活性、耐受性和有效性.     

太阳能发电示范基地的光伏发电试验及效益分析

文章以乾安县气象局太阳能发电示范基地为例,介绍了太阳能光伏发电的总体设计思想和系统组成;阐述了采用多晶硅、单晶硅等多种材料,并以固定式、单跟踪式、全跟踪式多种发电方式的太阳能光伏发电试验,分析了光伏发电的社会效益和经济效益。     

Experimental analysis and computer simulation of a methodology for laser focusing in the solar cell characterization by laser beam induced current

This paper presents a quick methodology for focusing a laser beam on a photoactive surface based on performing a single line scan while simultaneously modifying the laser's position over the surface and the distance between the focusing lens and the active surface. The methodology was tested using the computer simulation technique. Several configurations were computer simulated by programming different experimental situations to discover the situations in which this focusing methodology would provide optimum results. The conclusions obtained from computer simulation methodology were checked by means of experimental tests using several solar cells, such as a thin-film amorphous silicon solar cell, a monocrystalline silicon solar cell, and a polycrystalline silicon solar cell. From the tests performed, we concluded that optimum focusing is achieved in systems in which the laser beam induced current signal generated by the photoactive surface has no large heterogeneities (e.g., fingers or grain boundaries), artefacts, or defects. Thus, the best results are achieved in systems where the surface of the photovoltaic device has a certain degree of homogeneity.     

LD31铝合金三维冷凝器钎焊技术研究

通过对LD31铝合金钎焊性的分析 ,着重研究了LD31铝合金三维冷凝器钎焊材料的选择。试验结果表明 ,LD31铝合金三维冷凝器采用气保护炉中钎焊 ,在适配的钎焊材料和合理的钎焊工艺下 ,可获得致密、良好的钎焊接头     

大接收角、可横向分光、非成像式聚光系统

以传统聚光系统为基础的聚光电池虽然可以减少电池量,但需要精度高的跟踪装置,同时由于电池的吸收光谱较窄,而太阳光谱却较宽,会有很多能量被浪费。针对这种弊病,对横向非成像光学系统进行了研究,设计了能够实现大角度接收太阳光并分光的聚光光学系统。该系统与高效太阳电池相结合,便会形成高效、便携式、非跟踪太阳电池组件,为那些应用于野外或战场上的技术装备如笔记本电脑、成像、测量、通讯等设备提供电源,从而改善它们的灵活性、耐受性和有效性。     

基于PLC光伏发电自动跟踪控制方法在酒泉应用

由于太阳位置随时间而变化,使光伏发电系统的太阳能电池阵列受光照强度不稳定,从而降低了光伏电池的效率,因此,设计太阳自动跟踪器是提高光伏发电系统工作效率的有效措施。该文针对已有的光伏跟踪控制方法的缺陷与不足,考虑到执行电机在转动时间内对太阳位置角度的变化与跟踪误差范围的预测与控制,提出了一种采用PLC的跟踪控制方法,并通过理论分析与Matlab/Simulink仿真结果验证了其可行性,具有很高的推广应用价值。     

State-of-the-art Architectures and Technologies of High-Efficiency Solar Cells Based on III–V Heterostructures for Space and Terrestrial Applications

Multi-junction solar cells based on III–V compounds are the most efficient converters of solar energy to electricity and are widely used in space solar arrays and terrestrial photovoltaic modules with sunlight concentrators. All modern high-efficiency III–V solar cells are based on the long-developed triple-junction III–V GaInP/GaInAs/Ge heterostructure and have an almost limiting efficiency for a given architecture — 30 and 41.6% for space and terrestrial concentrated radiations, respectively. Currently, an increase in efficiency is achieved by converting from the 3-junction to the more efficient 4-, 5-, and even 6-junction III–V architectures: growth technologies and methods of post-growth treatment of structures have been developed, new materials with optimal bandgaps have been designed, and crystallographic parameters have been improved. In this review, we consider recent achievements and prospects for the main directions of research and improvement of architectures, technologies, and materials used in laboratories to develop solar cells with the best conversion efficiency: 35.8% for space, 38.8% for terrestrial, and 46.1% for concentrated sunlight. It is supposed that by 2020, the efficiency will approach 40% for direct space radiation and 50% for concentrated terrestrial solar radiation. This review considers the architecture and technologies of solar cells with record-breaking efficiency for terrestrial and space applications. It should be noted that in terrestrial power plants, the use of III–V SCs is economically advantageous in systems with sunlight concentrators.     

太阳能水下航行器光伏系统MPPT控制仿真研究

通过光伏电池的简化模型,研究了光伏电池的输出特性,并分析了BUCK斩波电路寻找最大功率点的实现原理.提出了变步长扰动MPPT策略,并在Matlab仿真环境中开发了带有此策略的仿真模型.利用此模型进行计算机仿真,结果表明,太阳能水下航行器光伏系统变步长MPPT控制,能够准确地跟踪太阳能电池的最大功率点,提高了太阳能电池利用效率.     

光伏产业化跟踪系统与驱动方案的比较分析

太阳光线与光伏电板垂直时,光伏电板发电效率最高.设计光伏跟踪系统,能有效提高光伏电板发电效率.本文对现有的光伏跟踪系统进行对比研究,从经济性角度分析现有光伏跟踪系统可行性,为先伏产业化中跟踪系统选择提供参考.