Проектирование цифровой системы автоматического управления платформой солнечной батареи
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ских разработок и материалов.
) Точность наведения - около 0,01 градуса. Дизайн трекера основан на 5 несущих опорах: 1 фиксированной центральной и четырёх роликовых опор. Опоры держат две симметричные рамы для солнечных панелей.
Рис.11. Конструкция и дизайн опор трекера
Благодаря наличию не изгибающихся элементов (таких, как встроенная осевая система) основание является минимальным и, следовательно, может быть достигнута существенная экономия материалов (до 35% меньше бетона и до 85% меньше стали) чем у других поворотных солнечных установок.
Рис.12. Расход необходимых на изготовление материалов
В результате такого употребления материала получается основание плотностью 1,5 кг/см2.
Сам трекер имеет запатентованный механизм (рис.13), который позволяет адаптироваться к возможным нарушениям в треке, что позволяет избежать возможных ошибок наведения, связанных с неровной поверхностью. Трекер не требует идеального уровня и может быть установлен на поверхности с уклоном.
Рис.13. Механизм трекера
Рис.14. Диапазон автоматического слежения двухосевого солнечного трекера TITAN TRACKER
Установка конструкции Titan Tracker осуществляется при помощи автомобильного крана (рис.15).
Рис.15. Процесс установки TITAN TRACKER (слева) и общий вид установленных модулей (справа)
Рис.16. Вид сверху гелиоэлектростанции на основе модулей TITAN TRACKER
Солнечная установка с поворотным механизмом компании "Русский ветер". Поворотный механизм позволяет ориентировать солнечные модули на солнце, что существенно повышает эффективность установки. Поворотное устройство реализуется вместе с солнечным модулем [9].
Рис.17. Солнечная установка компании "Русский ветер"
Достоинства:
) Срок службы солнечного модуля не менее 10 лет.
) Солнечный модуль исполнен в ударозащищенном варианте. Выдерживает удар градин диаметром 4 см. со скоростью 15 м/сек.
Обслуживание модуля заключается в удалении пыли и снега с поверхности. При монтаже модуля на мачте легко удалить снег или воду, кратковременно увеличив угол наклона. Однако, достаточно большой слой пыли снижает эффективность работы модуля всего на 5-7 %. Поэтому солнечный модуль не требует постоянного ухода. Для повышения КПД желательно периодически поворачивать модуль вслед за солнцем и ориентировать угол его наклона так, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под углом около 90 град.
Основной недостаток данной солнечной установки заключается в том, что в ней отсутствует какая-либо система автоматического управления.
Для обоснования целесообразности применения на солнечной поворотной установке какой-либо системы автоматического управления, приведём график зависимости процента вырабатываемой прямой мощности, теряемой вследствие рассогласования (вертикальная ось), и угла рассогласования, то есть угла между ориентацией солнечной батареи и падающими на неё солнечными лучами (рис.18).
Рис.18. Зависимость процента теряемой мощности от угла рассогласования
Эффективная, задействованная в выработке электроэнергии часть фотоэлектрического элемента изменяется с изменением косинуса угла рассогласования панели с солнцем. Небольшие рассогласования могут быть вполне допустимыми вследствие незначительного убытка эффективности ( менее 1% до 8 градусов и менее 10 % до 25 градусов), однако, с дальнейшим ростом угла рассогласования (более 30 градусов), начинает теряться уже довольно значительный процент мощности.
Угол рассогласования можно минимизировать, если использовать автоматическую систему наведения.
2. Описание объекта управления
Оснащение солнечной батареи автоматическим поворотным механизмом создает определённые требования к механике, электронике и системе автоматического управления [1]. Так, для адекватного отслеживания положения солнца необходимо, чтобы установка имела две степени свободы. В данном проекте это реализуется с помощью использования двух исполнительных звеньев - подвижного диска и подвижной платформы.
На основе анализа существующих конструкций предложим следующее устройство платформы автоматического слежения за солнцем (рис.19).
Рис. 19. Схема автоматической солнечной установки.
Устройство состоит из неподвижного основания (1) и подвижного диска (2), приводимого в движение приводом горизонтального вращения (3), двух стоек (4), платформы с закреплённой на ней солнечной батареей (5), приводимой в движение приводом горизонтального вращения (6). Для обеспечения обратной связи устройство также включает в себя несколько датчиков уровня освещенности (7) и концевые датчики. Кроме основных датчиков уровня освещённости, расположенных по бокам подвижной платформы, присутствует также ещё и дополнительный датчик, закрепленный с обратной стороны платформы. Он служит для измерения рассеянного излучения, исключения его влияния на два других датчика и запуска системы в утренние часы.
Использование в данной конструкции двух приводов, управляющих вращением по горизонтальной и вертикальной осям, наиболее целесообразно как с энергетической, так и экономической точек зрения. Две степени свободы устройства позволяют наиболее гибко реализовывать отслеживание положения солнца на любой широте, при этом контролируется как угол склонения солнца над горизонтом, так и угол азимутального вращения.