太阳能跟踪回转驱动装置

扬州市职业大学汽车与电气工程系毕业设计说明书(论文)作者: 倪文健学号：*********教研室: 机电一体化专业: 机电一体化技术题目: 机械设计基于PLC的太阳能追光控制系统指导者：戴亦宗评阅者：2013 年 5 月扬州市职业大学汽车与电气系毕业设计（论文）评语学生姓名：***班级、学号100201327题目：基于PLC的太阳能追光控制系统机械设计综合成绩：毕业设计（论文）评语毕业设计说明书（论文）摘要目录1绪论 (1)1.1能源与环保 (1)1.1.1 能源紧缺 (1)1.1.2 环境污染 (1)1.1.3温室效应 (1)1.2 系统研究背景 (2)1.2.1系统研究目的 (2)1.2.2系统研究现状 (3)1.2.3系统拟研究内容 (4)1.3本章总结 (4)2方案论证 (5)2.1追踪方案论证 (5)2.1.1视日运动轨迹追踪 (5)2.1.2光电轨迹追踪 (7)2.1.3追踪方案 (8)2.2机械传动方案论证 (8)2.3控制器论证 (9)2.4操作界面论证 (9)2.5 驱动控制方案论证 (10)2.6 驱动电机论证 (10)2.7 系统方案 (10)2.8 本章小结 (11)3机械传动机构设计 (12)3.1机械传动机构组成 (12)3.2 机械传动机构工作原理 (13)3.3 机械传动机构安装注意事项 (13)3.4本章小结 (13)4电气控制设计 (14)4.1传感器 (14)4.1.1太阳位置传感器设计 (14)4.1.2 雨水传感器 (17)4.1.3 风速传感器 (17)4.2 变频器 (18)4.2.1变频器以及变频器连接与安装 (18)4.2.2变频器参数设置 (21)4.3伺服驱动器 (22)4.3.1伺服驱动器原理 (23)4.3.2伺服放大器连接与设置 (23)4.4 伺服电机连接 (25)4.5 三相交流电机连接 (25)4.6 PLC电气连接 (26)4.7 电气控制箱设计与安装 (27)4.8 电气元器件清单 (29)4.9 本章小结 (29)5系统软件设计 (30)5.1 GOT画面设计 (30)5.2 系统控制策略 (31)5.3 顺序控制流程图 (32)5.4 梯形图程序设计 (32)5.4.1 I/O端口分配表 (32)5.4.2 软元件说明 (33)5.4.3 梯形图程序 (34)5.5 模拟量收集 (34)5.6 本章小结 (34)6系统调试 (35)6.1调试的基本任务 (35)6.1.1调试前的准备工作 (35)6.1.2 调试前的检查 (35)6.1.3调试的一般顺序 (36)6.2 机械传动机构调试 (36)6.3 传感器调试 (37)6.4 GOT调试 (37)6.5 系统联合调试 (41)6.5.1 晴天 (41)6.5.2 阴天 (42)6.5.3 雨天 (42)6.5.4 大风天气 (42)6.5.5 紧急情况 (42)6.6 本章小结 (43)7结论 (44)7.1总结 (44)7.2 系统的提升 (44)7.3 展望 (44)参考文献 (46)致谢 (47)1绪论1.1能源与环保随着时代的前进，人类社会和经济的发展速度日益增加，但是与此同时人类社会的负担和责任也随之增加。

2022年光伏支架行业市场现状及未来趋势分析一、技术趋势：光伏跟踪支架追光不止，集中式渗透潜力十足光伏支架是电站系统的“骨骼”，占系统成本比重逐步提高至约7.5%。

光伏支架是为支撑、固定、转动光伏组件而设计安装的特殊结构件，光伏支架作为定制化产品，在整体设计环节中需充分考虑地形地貌、气候及太阳能资源、技术、经济等复杂因素，平衡成本造价与发电量增益关系，与电站系统其它设备高度匹配，并符合电站所在地技术规范与认证，确保在自然条件下稳定、可靠运行25年以上，既决定着光伏系统结构强度，其结构设计也将决定了系统接收太阳能辐射的能力，对提高电站收益率起到重要作用，根据CPIA统计，光伏支架占电站系统成本比重已从2015年4.8%提升至2020年7.5%o光伏支架可分为固定支架及跟踪支架，二者各具优劣、因地制宜：固定支架结构形式简单，稳定性好、初始投资及维护成本低，是目前主流类型。

固定支架可根据倾角设定情况分为最佳倾角固定式、斜屋面固定式和倾角可调固定式，安装时需结合项目所在地理环境及气候等条件将组件固定在特定角度以保证接收太阳光辐射最大，组件位置一般固定后不会再频繁调整，固定可调式支架的组件朝向每年会根据季节和光照情况进行人工调整。

整体而言，固定支架凭借出色的稳定性以及较低的前期投资成本，在光伏支架市场占据较大份额。

分布式光伏电站一般位于工业及居民生活区，场地有限、光照条件一般，通常采用固定支架或BlPV产品。

跟踪支架初始投资及维护成本高，但发电增益明显，主要应用于大型地面电站，逐步对固定支架形成部分替代。

跟踪支架通过动力装置调整机械结构使组件围绕太阳光线运动, 减小入射角度以提高组件对光线的吸收稳定性，与固定支架相比，跟踪支架增加的动力装置导致造价成本提升，后期清洗及维修难度提高运维成本，占地面积增加提高土地成本，但在高直射比地区、双面组件、大型地面集中式等电站项目中能够大幅提高发电量，根据上海电气滕晓峰《光伏电站双面组件发电量影响因素分析（2021年）》在吉隆坡、迪拜及阿姆斯特丹地区的实验结果，跟踪支架较固定支架的年发电增益超过11%以上，主要应用于大型地面电站，随着跟踪支架发电增益逐步覆盖投资成本，渗透率持续提升，根据GTM ReSearCh统计，2017年全球跟踪支架在地面光伏电站的渗透率达16%,预计到2023占比有望提升至42%。

太阳能聚光光伏（CPV）聚光光热（CSP）介绍⼀、CPV概述聚光光伏(CPV)太阳能是指利⽤透镜或反射镜等光学元件，将⼤⾯积的汇聚到⼀个极⼩的⾯积上，再将汇聚后的太通过⾼转化效率的光伏电池直接转化为电能。

光伏发电在经历了第⼀代晶硅电池和第⼆代薄膜电池之后，⽬前第三代CPV 发电⽅式正逐渐成为太阳能领域的投资重点，并且CPV模式相对于前两代具有诸多的优势：（1）节省昂贵的半导体材料：CPV是通过提⾼聚光倍数的⽅式，减少光伏电池的使⽤量，⽽透光镜及反光镜等光学元件的成本远远低于减少的光伏电池成本。

（2）提升光电转换效率：CPV系统采⽤砷化镓电池并依靠太阳追踪系统实现了更⾼的光电转换效率，较前两代光伏系统明显缩短能量回收期。

（3）极⾼的规模化潜⼒：CPV系统因其光电转换效率⾼、占地⾯积⼩等特点，是建造⼤型电源电站的最理想的太阳能发电技术，通过简单复制的规模化部署，单⼀CPV电⼚可较容易的达到MW级规模。

（4）成本下降空间巨⼤：硅电池和薄膜电池已实现产业化⽣产，规模化效应已得到充分体现，并且其技术较为成熟，未来成本下降的空间已经有限。

⽽CPV系统的成本下降仍然较⼤，⼤批量⽣产的规模效应，以及聚光系统、电池、冷却系统等效率的进⼀步提⾼是成本下降的两⼤途径。

⼆、CPV太阳能系统的结构尽管各⼤⼚商所⽣产的CPV系统的模式不尽相同，但各类CPV系统的组件主要是由四⼤部分组成，即聚光系统，光伏电池、太阳追踪系统、冷却系统。

1、聚光系统聚光系统是整个CPV系统的最重要的组成部分，它通常由主聚光器和⼆次聚光器组成，聚光系统的聚光精度很⼤程度上决定了整个CPV系统的性能⾼低。

根据聚光⽅式的不同，聚光系统可分为透射式聚光系统和反射式聚光系统。

（1）透射式聚光系统透射式聚光系统⼀般采⽤菲涅⽿透镜聚焦的⽅式，与普通凸透镜相⽐，菲涅尔透镜只保留了有效折射⾯，可节省近80%的材料。

⽬前⽤于制作菲涅⽿透镜的最常⽤材料是PMMA(俗称“亚克⼒”或“有机玻璃”)，与玻璃透镜相⽐，它的优点是重量轻、易加⼯成型、成本低，⽽且对⾃然环境适应性能强，即使长时间在⽇光照射、风吹⾬淋也不会使其性能发⽣改变。

单轴跟踪系统与双轴跟踪系统的比较/news/785.html时间:2011-12-12 08:34 来源:Powerway 点击:497 次太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，已成为各国竞相开发的绿色能源。

但太阳能存在着密度低，间歇性，光照方向和强度不断随时间变化等问题。

传统的太阳能电池...太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，已成为各国竞相开发的绿色能源。

但太阳能存在着密度低，间歇性，光照方向和强度不断随时间变化等问题。

传统的太阳能电池板大都采用固定式安装，即电池板固定在某个角度，不随太阳的位置变化而变化。

严重影响光电转化效率，据推算：如果光电系统与太阳光线角度存在25度偏差，就会因垂直入射的辐射能减少而使光伏阵列输出功率下降10%左右。

一年四季春夏秋冬，白天到晚上太阳的起落，太阳光线角度，时刻都在变化。

因此如何在随着光线角度改变电池面板角度，来提升光伏转换率，这就切入到我们主题，单轴跟踪系统与双轴跟踪。

本文将通过结构以及运动机构两者的不同点，还有不同纬度地区单轴及双轴跟踪的投资回报率做个比较。

单轴跟踪，顾名思义，即只有一个旋转轴，来改变电池板的位置角度，来达到太阳光线垂直于电池面板光射强度的最大化，从而提高光伏转化率。

单轴跟踪根据转轴的方位可以分为：水平单轴跟踪，倾斜单轴跟踪，竖直单轴跟踪。

如果按照运动机构动力执行件类型，以及传动系统类型又可以分为：电动推杆单体结构类型，电动推杆联动结构类型，回转减速器单体结构类型，回转减速器联动结构。

水平单轴斜单轴联动结构水平单轴单轴跟踪由电池板支撑系统，转轴梁，动力驱动系统，电动控制系统，中央监控系统等组成。

水平跟踪适合在纬度低于30度的地区内使用，可以提高20%-30% 的发电量斜单轴跟踪以及垂直单轴跟踪适合在纬度高于40的区域使用，可以提高25%-35%的发电量。

双轴跟踪，顾名思义，是指具备两个方向的旋转轴。

这样电池板可以在太阳的方位角，以及高度角上同时跟踪太阳。

绝对值编码器的介绍什么是绝对值编码器的“绝对式”的含义旋转编码器是工业中重要的机械位置角度、长度、速度反馈并参与控制的传感器，旋转编码器分增量值编码器、绝对值编码器、绝对值多圈编码器。

从外部接收的设备上讲（如伺服控制器、PLC），增量值是指一种相对的位置信息的变化，从A点变化到B点的信号的增加与减少的计算，也称为“相对值”，它需要后续设备的不间断的计数，由于每次的数据并不是独立的，而是依赖于前面的读数，对于前面数据受停电与干扰所产生的误差无法判断，从而造成误差累计；而“绝对式工作模式”是指在设备初始化后，确定一个原点，以后所有的位置信息是与这个“原点”的绝对位置，它无需后续设备的不间断的计数，而是直接读取当前位置值，对于停电与干扰所可能产生的误差，由于每次读数都是独立不受前面的影响，从而不会造成误差累计，这种称为接收设备的“绝对式”工作模式。

而对于绝对值编码器的内部的“绝对值”的定义，是指编码器内部的所有位置值，在编码器生产出厂后，其量程内所有的位置已经“绝对”地确定在编码器内，在初始化原点后，每一个位置独立并具有唯一性，它的内部及外部每一次数据刷新读取，都不依赖于前次的数据读取，无论是编码器内部还是编码器外部，都不应存在“计数”与前次读数的累加计算，因为这样的数据就不是“独立”“唯一”“量程内所有位置已经预先绝对确立”了，也就不符合“绝对”这个词的含义了。

所以，真正的绝对编码器的定义，是指量程内所有位置的预先与原点位置的绝对对应，不依赖于内部及外部的计数累加而独立、唯一的绝对编码。

关于“绝对式”编码器的概念的“故意混淆”与认识的误区关于绝对值编码器，很多人的认识还是停留在“停电”的位置保存这个概念，这个是片面而有局限性的，“绝对值”编码器不仅仅是停电的问题，对于接收设备，真正的“绝对值”的意义在于其数据刷新与读取无论在编码器内部还是外部，每一个位置的独立性、唯一性、不依赖于前次读数的“绝对编码”，对于这个“绝对”的定义市场上还是模糊不清的，为此有些商家就会对于此概念的“故意混淆”：混淆一：将接收设备的“绝对式工作模式”与绝对值编码器的“绝对式”的混淆。