光伏组件自动除尘装置优化研究

【摘要】：外界大气环境中存在的广泛灰尘,对光伏组件发电系统在实际运行过程有很大影响。沉积在光伏组件玻璃表面上的灰尘会降低透光率,导致光伏组件接受阳光辐照度低于清洁时候接受阳光辐照度。随着沉积浓度越大透过率就会越低,光伏组件接受阳光收辐照度越低,从而严重的降低了光伏组件发电效率。减少或者清除光伏组件玻璃表面上沉积的灰尘,保持光伏组件表面清洁是很有必要的工作。本文以重庆理工大学光伏新能源应用技术与设备研究所前期研究结果为基础,对原有的单块光伏组件除尘装置样机优化和改进,设计、制造及验证了一款针对于有两块光伏组件组成光伏阵列的自动除尘装置。首先,对光伏组件玻璃表面灰尘来源,吸附的原因进行研究分析,确定了清除灰尘的方式。根据光伏组件安装方式及除尘目的要求,确定设计总体方案。在原有除尘装置样机基础上,通过SolidWorksmotion模拟仿真,设计了一款通过螺旋滚刷清除光伏组件玻璃表面灰尘的机械装置。通过实验方法确定除尘装置滚刷刷毛与光伏组件玻璃表面合适的接触量,通过研究分析了滚刷结构、滚刷类型、机构参数及刷毛材料。根据除尘动作及控制要求,设计了自动控制部分、检测部分、远程控制部分,通过比较分析,最终选择了单片机作为自动控制器,同时对单片机、传感器等电气元件进行了选型。最后通过试验来验证除尘装置除尘效果,数据分析结果表明此样机清理灰尘效果显著,运行稳定,具有较好的实用价值。 【关键词】：灰尘 光伏组件 除尘装置 控制系统
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的和意义10-14
• 1.2.1 光伏组件和光伏阵列简述10-12
• 1.2.2 表面积灰对光伏组件发电的影响12-13
• 1.2.3 课题研究目的和意义13-14
• 1.3 光伏组件除尘国内外研究现状14-17
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-17
• 1.4 本文研究主要内容17-19
• 2 除尘装置结构优化设计19-35
• 2.1 光伏组件玻璃表面灰尘的吸附与清理19-23
• 2.1.1 光伏组件玻璃表面灰尘来源19
• 2.1.2 光伏组件玻璃表面吸附灰尘的机理19-22
• 2.1.3 光伏组件玻璃表面灰尘的清理方式22-23
• 2.2 除尘装置方案设计23-24
• 2.3 执行元件结构设计24-26
• 2.3.1 执行元件主体部分设计24-25
• 2.3.2 执行元件电机的选择25-26
• 2.4 滚刷轴设计及配件选型26-27
• 2.5 牵引部分结构设计27-28
• 2.6 总体装配设计28-30
• 2.7 除尘模拟仿真30-32
• 2.7.1 自上而下除尘装置除尘仿真30-31
• 2.7.2 自左而右除尘装置除尘仿真31-32
• 2.8 样机的装配调试32-34
• 2.9 本章小结34-35
• 3 滚刷刷毛与光伏组件接触量对除尘效果影响35-48
• 3.1 实验装置及其方法35-39
• 3.1.1 实验装置和灰尘样本35-37
• 3.1.2 实验方法37-39
• 3.2 实验数据39-42
• 3.3 实验数据对比图及结论42-46
• 3.3.1 实验数据对比图42-46
• 3.3.2 实验结果46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 滚刷参数确定48-56
• 4.1 滚刷结构类型48-49
• 4.2 滚刷机构参数分析49-53
• 4.3 滚刷刷毛材料的对比与选择53-55
• 4.4 本章总结55-56
• 5 除尘装置自动控制系统设计56-66
• 5.1 除尘装置除尘过程的控制56-57
• 5.2 除尘装置自动控制部分57-59
• 5.3 自动控制总系统59-61
• 5.4 控制器对比和选择61-65
• 5.4.1 PLC、单片机、工控机的简述和比较61-64
• 5.4.2 自动除尘系统控制器的选择64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 试验验证66-76
• 6.1 试验装置及方法66-69
• 6.1.1 试验装置66-67
• 6.1.2 试验方法67-68
• 6.1.3 试验条件68-69
• 6.2 试验过程及测试数据69-74
• 6.2.1 试验过程69
• 6.2.2 试验数据69-74
• 6.3 试验结论74-75
• 6.4 本章小结75-76
• 7 总结及展望76-78
• 7.1 全文总结76-77
• 7.2 工作展望77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果84

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