聚光太阳能三伸缩杆跟踪定位系统的分析设计

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面对近年来全国大部分城市雾霾严重的现象,本文针对一种由轻柔绳索、桁架和薄膜反射面组成的新型大型轻柔索网反射器,设计了一种全新的大范围大角度全自动的三伸缩杆跟踪定位系统进行太阳能热发电,其中本文主要围绕三伸缩杆跟踪机构的分析设计和三根伸缩杆跟踪太阳过程中的运动变化规律设计进行研究。本文的研究工作主要包括以下几个方面:  1)分析了国内外相关研究现状,对聚光太阳能跟踪定位系统的跟踪方式进行了分析比较,选择了视日运动轨迹跟踪方式。  2)针对视日运动轨迹跟踪方式,给出了太阳高度角和方位角及日出日落时间的计算公式,并对太阳高度角和方位角计算公式进行了正确性检验。然后通过Matlab软件,编写了太阳位置计算程序并为后续三伸缩杆跟踪太阳过程中的运动规律做准备。  3)针对新型的聚光太阳能轻柔索网反射器,提出了一种用于支撑此种反射器的质量轻、控制简单且占地资源小的三伸缩杆并联跟踪机构方案。给出了三伸缩杆并联机构的位置反解方程,编写了三伸缩杆长度计算程序。分析了球面副对三伸缩杆并联机构转角的限制,设计了能够有效进行转动的多种球面副结构,同时设计了安装和拆卸方便的伸缩杆与反射器连接关节的结构,以及分析和设计了伸缩杆的结构。  4)对聚光太阳能轻柔索网反射器分别在重力或重力和风载联合作用下,进行了优化分析,确定出合理的中心支柱节数及其杆的横截面尺寸、各绳索的预应变和环框桁架中杆的横截面尺寸,来满足反射器形面精度和中心支柱最大位移的工作要求。通过对整个聚光太阳能跟踪定位系统施加重力和风载,优化分析出了合适的伸缩杆横截面尺寸,在满足跟踪系统工作要求的情况下,使得伸缩杆的质量达到最小。  5)对整个聚光太阳能跟踪定位系统功能做了分析,设计分析了两种三伸缩杆跟踪太阳过程中杆长变化规律,通过对比这两种运动规律选择了其中最优的一种,并编写了相应的跟踪太阳过程中杆长计算程序,同时对控制系统做了初步方案设计。然后对全文进行了总结展望,指出本文的创新点和需要进一步研究的地方。  本文对三伸缩杆并联机构的结构分析设计和跟踪太阳过程中杆长运动变化规律做了详细的分析研究,验证了这种跟踪定位系统的可行性,这将对聚光太阳能热发电的发展和普及具有重要意义。
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