國外太陽能跟蹤器方案

太陽能跟蹤器摘要太陽能跟蹤隊成立于2005年秋季，設計團隊由五名隊員組成，我們還負責與智能家居的聯(lián)絡工作。我們的太陽能跟蹤小組繼續(xù)以前的工作，現(xiàn)在的任務是設計一個新的跟蹤裝置，因為太陽光的方向是變化的，所以要最大限度地使太陽能電池板向著太陽。實施這種跟蹤，可以大大提高太陽能電池板工作效率，并且使太陽能電池板用來提供智能家居。本報告審查過程中設計和建造的樣機以及所得到經(jīng)驗和遇到的問題激勵我們繼續(xù)這一項目。一、導言改變太陽能電池板的角度，這樣能使太陽能電池板充分利用太陽能。這是通過旋轉面板始終垂直于太陽的入射角實現(xiàn)的。初步測試后，這個過程可以提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)50％的工作效率。這些測試結果說明這是一個很有吸引力的研究，加強了現(xiàn)有的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。其目標是建立一個跟蹤機，完成太陽能跟蹤，并實現(xiàn)最高的效率。其終極目標是本項目要符合成本效益，那也就是說隨著時間的推移將大大降低發(fā)展跟蹤機的成本。除了上述功能目標，智能家居還為我們的項目提出了以下的其他目標：必須不吸取外部電源（自我維持），必須美觀，而且還要能防水。我們設計的太陽能跟蹤器包括三個組成部分：結構，傳感器和驅動系統(tǒng)。每個都被仔細審查和檢測，實行跟蹤。先前的太陽能跟蹤小組設計的框架是一個鋁棱柱形框架。它采用了一種'格'設計并且旋轉軸在中間，與方形電池板底部相連的是一個用來支撐集熱板的平臺。該框架本身有一個角度，此角度的度數(shù)由小組對當?shù)貙嶋H情況調(diào)查而定，其旋轉的軌道是系統(tǒng)隨太陽從東到西轉動，這一過程在白天進行。該傳感器系統(tǒng)設計采用了兩個小型太陽能電池板作為跟蹤機的采集板。這些傳感器面板采用垂直的反光鏡相連接，除非反光鏡接收不到任何太陽光，不然它會遮擋其中一個面板，而另外一個能夠接收到太陽光。我們的傳感器依靠這種差異繼續(xù)研究，結果兩種差異很大的面板都能驅動電機跟蹤的方向，直到反光鏡子再次得不到任何陽光，而此時雙方的太陽能板對傳感器能得到同等陽光。所有我們拭目以待。我們認為以往用于跟蹤直接驅動系統(tǒng)是很容易在跟蹤時失敗。所以我們設計了一個帶系統(tǒng)，系統(tǒng)的一端是一個馬達，具有傳動皮帶輪和輸出的功能。電機旋轉傳動皮帶，然后旋轉滑輪上的輪軸。這個系統(tǒng)簡單，易于拆解，所以很容易根據(jù)需要將傳動做進一步的改進和優(yōu)化。正如任何設計過程中都會遇到問題。我們遇到的首要的問題是天氣惡劣而否認我們寶貴的測試時間。盡管遇到挫折，我們相信，這樣的設計與原型是非常有價值的。在我們的測試中，我們已經(jīng)消除了許多重復的問題，使今后的工作和該項目的研究更為順利。我們也已將我們的樣機做跟蹤太陽的演示，在沒有任何外部輔助下，我們能讓跟蹤器依靠自己的能量旋轉和停止，演示過程中沒有任何援助。聯(lián)合國向我們提出的智能家居的主要目標是：在今后的發(fā)展中將這項技術推廣到普通家庭。所以我們相信我們研究一定能使太陽能跟蹤向前邁一步。二、問題設定該項目完成了太陽能跟蹤器設計階段的任務，以用于智能家居。而團隊組成后，成員完成高級程序設計，客戶可以為這個項目進行內(nèi)部設計。值得提一下的是，杰夫泰森代表智能家居與我們進行聯(lián)系和溝通，以及聰明的眾議院領導人也認同我們的研究。在我們的第一次會議上，杰夫和湯姆確定了以下目標：a白天追蹤太陽b不使用任何外部電源c不受天氣影響d符合成本效益e必須外觀好看f太陽能電池板大眾化即能夠適用于不同類型的面板根據(jù)這些目標，我們構建了質(zhì)量功能配置圖。此圖可以發(fā)現(xiàn)，其主要關注的領域可能有以下幾個：面板數(shù)量，面板尺寸，內(nèi)部電源要求，電動機的扭矩要求。在我們的第一次會議上，我們設定了我們這一階段的目標：做出一個工作原型，能夠跟蹤太陽。這也是完成該項目的主要標準，但我們很快發(fā)現(xiàn)要做到這一點，我們將被迫省略部分的設計，他們希望工作列其后，這將導致在優(yōu)化平臺空間時是不是屋頂無關重要？我們的目標是要有一個平臺上的軌道，它也說明了為了穩(wěn)定或需要，我們的原型需要測試。我們開始有一個想法，這一想法從無到有，就是有可能使用幀，舍棄最初的設想即采用REV1設計方案或采用轉動原型方案，我們的設計圖見附件B，以應付與杰夫每周一次的會議，以確保我們在設計時能夠滿足他們的需要。杰夫也將會見湯姆，總之與智能家居的會議每周至少一次，以使每個人都能在同一高度上。從我們的目標開始，我們著手對這一進程的進行構想。三、觀念和研究測試此配置，使電機在一個方向停下時，傳感面板幾乎垂直于太陽，如果太陽扭轉了方向，同時面板旋轉過去保持與太陽光的垂直。我們調(diào)整角度范圍，要使電動機停止時誤差要非常小。也有人指出，面板旋轉稍近垂直時，電機不再工作。這個錯誤可能是由于二個傳感小組的結合。測試時，我們發(fā)現(xiàn)其中一個小組阻力是52kω，其他小組的阻力為53kω。再進行深一步測試，發(fā)現(xiàn)電壓和電流提供傳感太陽能電池板向著太陽，在各點上以保持一致，但不包括當太陽能電池板直接面向太陽時。通過其中一個調(diào)查小組試驗結果表明，阻力可能需要加以補充，以彌補分歧，在內(nèi)部電阻的個體面板上穩(wěn)壓器需要加以補充，以減少電壓誤差而出現(xiàn)馬達轉動。我們最初的原型測試發(fā)現(xiàn)因為它的工程延誤所造成的崩潰，所以原發(fā)動機是容易失敗的。這導致了該機構的滑輪和皮帶驅動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并且將允許故障或延誤繼續(xù)。我們的太陽能跟蹤器的設計初步測試和原型證明了我們的成效。七、結論整個項目中，我們邀請了多種專家（即我和EE教授，以前智能家居隊）。早在前面說過，必須明確定義問題，是至關重要的，這是提高設計的效率和進展情況所必需的。我們的奮斗讓我們得到了最初的一個跟蹤裝置試圖設計，這是不同于以往太陽能需求者的企圖，但無充分權衡利弊大小，決定利用現(xiàn)有的框架，他們的投資和優(yōu)勢為我們的目的提供了幫助。我們了解到，進行部分的設計是關鍵，尤其是當在初始階段的原型設計中。幾經(jīng)周折，在測試太陽能電池板時我們才知道，由于不可預測性天氣，太陽能電板工作需要很多的時間去測試是否與太陽垂直有關。實際執(zhí)行的使用原