机械5

摘要 当今世界能源短缺，环境污染，化石能源濒临枯竭，在这种情况下，可再生能源的利用就显得尤为重要。太阳能以其储量的无限性、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，其开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源。 但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。为了提高太阳能发电系统的效率，本文设计了双轴太阳能自动跟踪系统。本系统利用步进电机带动蜗轮蜗杆减速器以实现对太阳水平方向角的跟踪，并利用蜗轮蜗杆减速器的特性实现系统的自锁。利用步进电机带动丝杠使发电系统围绕水平轴以实现对太阳高度角的追踪。为了使电池板能在恶劣天气下实现自动收放，利用步进电机带动行星轮减速器，驱动具有不同旋向的丝杠以实现两侧板的同步反方向运动。 最后，本文给出了三个步进电机控制系统的流程图。 关键字：太阳能双轴跟踪蜗轮蜗杆减速器行星轮减速器 ABSTRACT About e
nergy co
nsumptio
n, there is same problem, such as e
nergy shortage, e
nviro
nme
ntal pollutio
n, a
nd the fossil sources dryi
ng up. I
n this case, it is very importa
nt to develop a
nd utilize re
newable e
nergy. Solar e
nergy have some adva
ntages, for example limitless reserves, distributi
ng everywhere, clea
n
ness a
nd eco
nomical. So it is the way to solve E
nergy shortage, E
nviro
nme
ntal pollutio
n, a
nd gree
nhouse effect to develop a
nd utilize re
newable e
nergy, a
nd is huma
n perfect replaceable sources. But it also has disadva
ntages, such as low de
nsity, i
ntermissio
n, cha
nge of space distributi
ng a
nd so o
n. These make that the curre
nt series of solar e
nergy equipme
nt for the utilizatio
n of solar e
nergy is
not high. I
n order to improve the efficie
ncy of solar power system, this paper i
ntroduces the desig
n of automatic two-axis tracki
ng system . This system drives worm gear reducer to follow the azimuth a
ngle of the su
n usi
ng step motor , a
nd realize the self-locki
ng fu
nctio
n with the character of the worm gear reducer. The step motor drives the ball screw arou
nd horizo
ntal axis to follow the altitude a
ngle of the su
n. I
n order to protect the pa
nels i
n bad weather, the step motor drives the screw to realize the pa
nels movi
ng. Fi
nally, this paper gives the co
ntrol flow chart of the three step motors. Keywords: Solar e
nergy Two-axis tracki
ng system Worm gear reducer Pla
netary gear reducer 目录 1绪论1 1.1能源概述1 1.1.1能源现状及发展1 1.1.2我国太阳能资源1 1.1.3目前太阳能的开发和利用1 1.1.4太阳能的特点2 1.2课题研究的目的2 1.3研究课题的意义2 1.3.1新环保能源2 1.3.2提高太阳能的利用率2 1.4太阳能利用的国内外发展现状3 1.5太阳追踪系统的国内外研究现状4 1.6的研究内容4 2太阳能自动跟踪系统总体设计5 2.1太阳运行的规律5 2.1.1赤道坐标系5 2.1.2地平坐标系5 2.1.3太阳位置的确定6 2.2太阳能跟踪器的机械装置6 2.2.1单轴跟踪6 2.2.2双轴跟踪7 2.3太阳能跟踪器的控制方式8 2.3.1时钟式控制方式8 2.3.2程序式控制方式8 2.3.3压差式控制方式8 2.3.4光电式太阳跟踪装置9 2.4机械跟踪装置和控制方式的比较和选用10 2.4.1机械跟踪方式的选择10 2.4.2太阳能电池板收放的实现10 2.4.3控制方式的选择11 3机械设计部分12 3.1电池板收放装置的设计12 3.1.1行星轮减速器的设计12 3.2水平方向角跟踪装置的设计25 3.2.1蜗轮蜗杆减速器的设计25 3.3俯仰角调节的装置设计33 4自动跟踪控制系统设计35 4.1太阳位置跟踪控制系统设计35 4.1.1光敏电阻光强比较法35 4.1.2光电转换器36 4.1.3 AT89C51单片机36 4.1.4水平方位角跟踪控制系统流程图38 4.1.5高度角调节控制系统流程图39 4.2太阳能电池板收放装置控制系统设计39 5结论41 5.1总结41 5.2展望41 参考文献42 翻译部分43 英文原文43 中文翻译49 致谢53 1绪论 1.1能源概述 1.1.1能源现状及发展 能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日渐枯竭和全球环境的不断恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。 虽然在可预见的将来，煤炭、石油、天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显着地提高。据统计，20世纪90年代，全球煤炭和石油的发电量每年增长l%，而太阳能发电每年增长达20%，风力发电的年增长率更是高达26%。预计在未来5至10年内，可持续能源将能够与矿物燃料相抗衡，从而结束矿物燃料一统天下的局面。 相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。 1.1.2我国太阳能资源