太阳能热光伏发电系统研究硕士学位论文

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1、南京理工大学硕士学位论文太阳能热光伏发电系统研究姓名：陈一中申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：韩玉阁20090621硕士论文太阳能热光伏发电系统研究摘要太阳能热光伏发电(SolarThermophotovoltaic，STPV)是目前对太阳光热综合利用的又一种途径。STPV系统较一般太阳能光伏系统的能量密度大、转换效率高。本文针对某STPV系统，进行了较为详细的研究。本文首先在考虑加工水平与成本的基础上，对STPV系统聚光器进行了合理选型，并根据STPV系统辐射器运行要求初步计算了聚光器的采光面面积。其次

2、，设计了STPV系统中热光伏转换器的结构，对其中的辐射器、光伏电池分别展开讨论。并采用了光学滤波器、石英玻璃窗口、石英玻璃真空隔热罩等热控制方法，以减少热光伏系统内部能量损失。再次，研究了应用于STPV系统的水冷式散热器。根据STPV系统的散热要求，综合考虑材料、加工、密封、耗功等因素，对其结构进行了设计。借助商用CFD软件对散热器的传热与流动性能进行了数值模拟，并对其进行了实验研究，结果表明流动阻力损失与模拟值比较接近，在系统所能达到的辐射器温度水平下能够保持电池运行温度在较低水平。第四，对适合于本STPV系统

3、的自动跟踪系统进行了机械传动机构的设计与加工，在综合考虑各种负载的情况下对驱动步进电机进行了选型与计算。以STCl1F16XE单片机为控制核心，设计了采用视日运动轨迹计算跟踪方式的控制系统硬件电路，并根据STPV系统运行要求编写了软件控制代码。通过单片机系统仿真软件对所设计的单片机控制系统电路及控制程序进行了仿真调试。并在此基础上制作了跟踪系统控制模块。最后，对整个STPV系统进行了现场实验测试。从辐射器温度来看，在实验时间段内自动跟踪器跟踪效果良好，并在系统所能达到的辐射器温度水平下能够保持电池运行温度在较低水

4、平。并对电池输出水平进行了测量，分析了其与理论水平存在差异的几方面原因。关键词：太阳能聚光镜，热光伏转换器，水冷却器，太阳跟踪系统，单片机控制系统Abstract硕士论文Solarthermophotovoltaic(STPV)conversionisanotherwayofsolarenergyutilization．STPVconversionhassomespecificadvantages，suchashigherpowerdensityandhigherefficiencyofconversiontha

5、nPVpowergenerationsystem．OneSTPVsystemmoduleisstudiedinthisthesis．ThetypeofsolarconcentratorforSTPVsystemisselectedreasonablyandthesolar—concentrateareaofSTPVsystemiscalculatedinthefirstpart．ThestructureofTPVconvertorisdesigned，andtheemitter，photovoltaiccell．

6、sarediscussedsubsequently．Italsogivessomethermalcontrolmethods，suchasusingopticalfilter，settingquartzglasswindowattheentranceofemitter，andsettingquartzglassthermalshroudsbetweenemitterandPVcells．AnewtypeofwatercoolerisdesignedforcoolingPVcells，bythefactorofma

7、terials，manufactureandwaterproof．Thenumericalsimulationofheat-transferandflowperformanceisoperatedinvirtueofCFDsoftware．Experimentalresultsshowthatlossofflowresistanceclosetothesimulatedvalues．AndithelpsthePVcellsoperateatarelativelylowtemperature．Fourthly，th

8、emechanicaltransmissionmachineofsuntrackingsystemisdesignedandmanufactured．Andtheloadofstepmotoriscalculated．AMCUcontrolsystemelectrocircuitisdesigned，whichisbasedontheMCUofSTC1F16XE，andt