复合式太阳能跟踪控制器的设计

针对斜单轴太阳能跟踪系统单一跟踪方式跟踪精度低、存在跟踪累积误差、受天气影响大、稳定性差等问题,对太阳运动轨迹和光伏阵列跟踪轨迹建立了数学模型。提出了采用视日运动轨迹粗跟踪(此时误差2°内),然后通过二象限硅光电池光照传感器实现了精准跟踪(误差矫正到0.5°内的复合式跟踪方式);利用2.25 k W斜单轴跟踪装置,对所提复合式跟踪模型进行了验证和测试。研究结果表明:采用所提的复合式跟踪方式系统的跟踪误差在0.5°内,光伏阵列发电量比固定式光伏阵列发电量高26.2%,可以消除累计误差,克服天气影响,实现全天候可靠运行,对于提高光伏跟踪系统的跟踪精度和光伏电站发电量具有重要意义。     

便携式智能太阳辐照传感器

针对目前太阳能散射辐射测试难问题,设计了一种新型便携式智能太阳辐照传感器,该装置主要利用水平、倾斜太阳电池接收太阳总辐照量,结合测试时间与测试地点,计算并通过显示屏显示该测试点的水平面直接辐照强度、水平面散射辐照强度、斜面直接辐照强度、斜面散射辐照强度。根据自行设计的辐照传感器结合计算模型得出的散射与直射辐照值与气象站直接测量值相比,误差在5%以内,这是由于空气灰粒、与气象站传感器表面脏污等因素造成。     

追日式全自动光伏水泵系统的研制

采用全自动跟踪太阳机构,使光伏电池板始终与太阳光线垂直,可均衡光伏电池板发电功率,提高光伏电池板的发电量,进而提升发电效率;将二维追日光伏发电装置和小容量蓄电池及全自动控制电路巧妙结合,使光伏水泵不受太阳光照强度变化的影响,长时间以额定功率安全稳定运行,从而提高光伏水泵的出水量。经实测,研制的追日式全自动光伏水泵与同等功率固定式光伏水泵相比,其出水量可提高65%以上,综合性价比提高20%左右,整体性能明显优于固定式光伏水泵。     

基于立体视觉的齿轮轴系装配误差测量方法

为解决工程中齿轮轴系装配误差的测量难题,提出了一种基于立体视觉的齿轮轴系装配误差测量方法.该方法以布置在待测特征上的圆形标记点为媒介,通过三维重建与数学拟合,获取相应特征的空间位姿,进而计算装配误差.以某锥齿轮箱为对象,给出了所提方法的完整技术流程,并系统研究了状态数量和靶标盘安装角度对拟合精度的影响.开发了完整的软硬件系统,通过实验,验证了测量方法的有效性与高效性.     

砷化镓光伏电池的激光光照特性研究

激光无线能量传输技术具有广阔的应用前景,而光伏电池的激光辐照特性是设计激光无线能量传输系统的重要依据。针对该问题,研究了激光功率与温度对光伏电池的影响,搭建了光伏电池激光辐照特性的实验测试平台,测量并分析了光伏电池输出特性随激光强度和电池温度的变化规律。结果表明,激光辐照条件下,激光强度一定时,短路电流随温度升高而降低;温度一定时,转换效率与填充因子随激光强度的增大呈现先增大后减小的趋势。该研究可为激光无线能量传输条件下的系统设计仿真以及激光辐照下光电电池的输出特性研究提供参考。     

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。     

二维度自动跟踪式光伏发电系统

研究的是一种二维自动跟踪式太阳能光伏发电系统,该系统中的光伏发电板可以根据太阳位置调整自身角度,实现该发电板始终与太阳光线垂直,获得更多的太阳辐射,增加单位时间的发电量。通过测试试验,可以验证该自动跟踪式光伏发电系统较固定式提高30%的光伏发电量。在光伏发电板组件光电转化率存在技术瓶颈的条件下,可以显著提升光伏发电系统单位面积光伏发电量。     

光伏发电跟踪控制系统设计

太阳能光伏电池阵列的发电量与阳光入射角角度有关,光线与光伏阵列平面垂直时发电量最大占采用光线自动跟踪的方式,使太阳能电池板始终保持与太阳光垂直,这样可以大大提高光伏阵列的发电量。文中介绍了双轴太阳光跟踪控制系统,该系统具有结构简单、稳定性好、精度高的特点,对其推广普及具有广阔的应用前景。     

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。     

基于LED阵列光源的太阳模拟器

针对目前LED太阳模拟器辐照度低、光谱匹配性差等不足,提出一种由LED阵列光源,菲涅尔透镜、光学积分器、准直物镜组成的LED太阳模拟器。首先根据多光谱拟合理论,在400~1 100nm优选15种不同波段的LED光源,计算出光源所需功率,实现太阳光谱的精确匹配。其次优化设计了菲涅尔透镜、光学积分器以及准直物镜,校正了太阳模拟器的像差,提高了太阳模拟器的能量利用效率以及辐照均匀性,并利用LightTools软件对所设计的光学系统进行仿真分析。最后搭建了光学系统实验装置,测试结果表明:100mm×100mm内的辐照度达到1 376.3 W/m~2;拟合的太阳光谱匹配度达到AM1.5条件中的A级,辐照不均匀度为±1.73%,辐照不稳定度为±0.82%,综合性能指标达到太阳模拟器中的3A级水平。     

双轴线薄壁壳体类零件尺寸与同轴度多点测量技术研究

针对双轴线结构、薄壁、壳体类零件,介绍了采用无径向定位装夹、旋转多点相对测量的方法。应用测量数据拟合相应的圆和椭圆曲线,进而求出回转面几何尺寸与同轴度。该测量方法具有无装夹变形、无径向定位误差、测量精度高、机械结构简单的优点。     

基于矩形阵列的非接触式电流传感器优化设计研究

针对大电流直流铜排电流测量,提出了一种基于矩形阵列的非接触式电流测量方法,该方法在保证测量精度的同时,很好地简化了铜排电流的测量。对测量方法及原理进行了详细阐述,并提出了一种能自动反馈调整的去偏心误差方法。利用有限元分析法对铜排的磁场分布进行了仿真。并对去偏心误差方法及电流测量方法进行了仿真验证,仿真结果证明电流测量方法能够有效地测出铜排电流,且去偏心误差方法很好地降低了偏心误差的影响,进一步提高了电流测量精度。     

侧铣表面点位轮廓误差预测方法

曲面加工工艺中需要对关键点位的轮廓度误差即点位轮廓误差进行预测,为了提高预测精度,提出了一种侧铣表面点位轮廓误差预测方法。首先利用刀触点和刀位点之间的几何关系,计算得到侧铣扫掠面上的轮廓点阵列;然后结合轮廓度误差的测量原理,利用NURBS曲面拟合方法构建了理想和实际加工表面模型,推导了预测点法线与实际加工表面交点的求解方法,实现了侧铣表面点位轮廓误差的预测;最后实验结果表明,预测值和测量值的差值都在0.006mm以内,且变化趋势相同,从而验证了该预测方法的有效性和准确性。     

基于激光位移传感器的蜗轮误差自动检测方法

针对蜗轮接触式测量方法存在运动轨迹复杂、横向分辨率低的问题,设计了一种基于激光位移传感器的非接触式蜗轮测量装置。借助最小二乘法将被测蜗轮给定端截面上的齿廓采样点拟合出一段平滑曲线,并在该曲线与分度圆的交点位置建立理想齿廓,利用坐标法计算出实际齿廓数据与理想值的偏差,可得到蜗轮的齿形误差和齿距误差。该方法可有效提升蜗轮测量的精度与效率,实现与渐开线蜗杆(ZI)、法向直廓蜗杆(ZN)、阿基米德蜗杆(ZA)配对蜗轮的精密检测。     

用于气象探测的阵列式球型温度传感器设计

太阳辐射是影响大气温度观测精度的主要因素,为降低辐射误差,文中提出一种阵列式球形温度传感器设计,无需安装于百叶箱或防辐射罩内。该传感器利用阵列式球形温度传感器之间的辐射误差比值关系,可推导出环境温度的真实值。首先,利用计算流体动力学(CFD)方法计算出阵列式球形温度传感器相互之间的辐射误差比值。然后,采用极限学习机(ELM)算法获得该比值与环境各因素之间的关系。最后,为验证阵列式球形温度传感器的观测精度,以基于太阳模拟器的实验平台测试数据为参考,进行标准气温测量对比实验。实验结果表明,文中提出的阵列式球形温度传感器均方根误差为0.16 K。     

基于Halcon的动臂孔组同轴度检测方法研究

针对装载机动臂孔组同轴度误差传统测量方法存在较大的人为误差且测量效率低等问题，设计基于机器视觉的同轴度误差在线检测系统。该系统使用Labview中的视觉模块设计系统检测界面并联合视觉算法库Halcon完成对同轴度误差的在线检测；采用全局固定阈值算法进行图像分割，基于形态学的Canny算子边缘检测方法对图像进行形态学处理获得其边缘区域；基于XLD形状选择的最小二乘算法对图像边缘进行拟合圆处理，获得圆搭外圆的边缘特征信息及圆心坐标，进而通过分析计算得到该组孔的同轴度误差。实验表明：该系统检测方案满足工业生产的精度要求，且检测效率优于传统测量方法，适合于大批量的非接触式测量。     

光伏组件电性能室外测量不确定度分析

随着光伏电站规模化建设,光伏发电系统的质量评估受到越来越多的关注。光伏组件发电量的性能评估直接影响电站的发电效率及运行状况。本文通过对区域分布式光伏电站晶体硅光伏组件在室外自然阳光条件下的电性能检测及数据分析,研究并制定了相应的光伏组件室外功率评定方法及不确定度评估要求。上海太阳能科技根据区域分布式光伏电站使用的光伏组件开展了不同辐照度、温度条件下的电性能测量及修正算法分析,并根据实验结果对室外自然阳光条件下的电性能特性与室内太阳模拟器下的电性能特性进行了数据对比,确定了影响测量结果不确定度的关键因素。     

基于数据拟合的塔机起重量监测系统

针对塔机起重量监测中存在的非线性问题，采用数据拟合理论建立软测量模型，通过监测起重量限制器所受拉力间接估算出起重量，为塔机起重量的监测提供了新方法。结合塔机QTZ63实测研究表明该测量方法具有误差小、精度高、容易实现等优点。     

基于伏安特性测试的组件实证测试技术及数据处理方法研究

光伏组件户外实证测试在研究理论与设备开发上都存在一定的滞后,在数据处理方面也缺乏相应手段。该文将阐明户外实证中基于伏安特性测试方法的技术特点。在测试数据分析方面,提出采用多项式拟合及高斯拟合相结合的组件发电量曲线拟合算法,提供户外实证测试中发电量数据的长期保存和分析工具。为了降低采样频率低带来的发电量绝对数值分析误差,提出可靠的差值算法。通过以上手段,提高光伏组件户外实证测试的可靠性,提供较好的数据处理方式,提升光伏户外实证测试的可行性。     

一种新型光伏阵列在线故障检测方法研究

太阳能光伏电站是国内外重点发展的绿色能源装备。光伏阵列是光伏电站的核心部件。目前光伏阵列的故障检测多采用线下人工排查法,无法实现实时在线监控及有效的故障报警。为此,提出了一种新型光伏阵列故障在线检测法。在新型检测法中,提出了电压电流检测初筛法及电池组件参数估算法。电压电流检测可以实现故障组件被定位在小范围内,而电池组件参数估算法则可以根据光伏组件的光照强度和温度估算出光伏组件的性能参数,进而准确定位故障组件。经实验验证表明,新型光伏阵列故障在线检测法及其监控仪器的故障判别准确性在90%以上。