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人类对太阳能的利用已有非常悠久的历史,而在能源逐渐短缺的今天,太阳能作为绿色环保的新能源之一,其利用效率的进一步提高仍有着十分重要的意义。太阳能跟踪是提高太阳能利用效率的重要途径之一,发展至今已具有多种实现方式。 本课题在现有跟踪技术的基础上,提出了一种新的跟踪思想—向日葵式仿生太阳能跟踪,即仿照向日葵的向阳原理,设计了一种多平行轴的跟踪结构实现太阳能的跟踪。围绕该跟踪思想,本文展开了如下工作: (1)分析了太阳能跟踪技术在太阳能光伏发电系统及三种主要的太阳能光热发电系统中的应用情况,论证了其重要性,并完成了现有跟踪方式的调研。 (2)仿照向日葵的向阳原理,设计了相应的跟踪系统结构,并对系统各部分的结构、功能与器件选取原则进行了相关理论与实验研究,得到了系统的基本结构模型。 (3)根据系统的基本结构模型,建立了相应的理论仿真计算模型,分别对平行三轴跟踪系统和平行二轴跟踪系统完成了其在不同支撑半径、不同马达速度、不同时间间隔步长、不同太阳光照射角度下,系统的响应特性、指向精度、指向耗时等的分析研究。 (4)根据系统的基本结构模型及理论仿真分析,研制出了三套相应的实验跟踪系统,其中包含一套基于光敏电阻的平行三轴跟踪系统、一套基于光电池的平行三轴跟踪系统和一套基于光电池的平行二轴跟踪系统,对其跟踪性能进行了简单的功能验证;另外,针对室外平行三轴跟踪系统,附加了集热循环装置,对系统的跟踪集热效率进行了测试。 (5)设计并研制了一套可同时用于平行三轴跟踪系统和平行二轴跟踪系统的性能测试系统,分别完成了两种系统的指向精度、抖动频率等参数的测试。