天空云层监测装置设计

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1、浙江工业大学毕业设计（论文）本科毕业设计(论文)题目：天空云层监测装置设计学院：机械工程学院专业：机械工程及自动化班级：2009级02班学号：200902070215学生姓名：李理指导老师：鲍官军提交日期：2013年6月8日35浙江工业大学毕业设计（论文）摘要由于能源紧缺，太阳能光伏发电在全球范围内得到推广应用。光伏发电的功率预测，尤其是超短期的功率预测能够给与光伏发电系统相连的电力网络、用户和用电设备等，提供必不可少的数据。本文主要设计一种能实时监测和预估对光伏发电有遮挡影响的天空云层的装置。现有的天空成像仪无法应用于光伏发电的超短期功率预测。本文设计了一种天空云层监测装置，

2、解决了这一问题。该装置包括机械系统和控制系统两部分，其中机械系统是设计的主要部分。机械系统主要包括一个双轴二自由度的机械跟踪模块、成像模块和镜头保护模块。控制系统以跟踪算法设计为主，包括跟踪算法的计算分析和算法流程图。本文设计的机械跟踪模块，具有两个自由度，即水平方向转动自由度和竖直方向转动自由度。该机械结构的运动由两个步进电机来驱动，完成对太阳高度角和方向角的跟踪。本文采用视日运动轨迹跟踪方案，控制器根据相关的公式和参数计算出白天太阳的位置，再将高度角和方位角转化成相应的脉冲发送给驱动器，驱动电机实时跟踪太阳。本文设计的天空云层监测装置能够对天空云团进行实时监测，为光伏发电超

3、短期功率预测提供支持数据。关键词：光伏功率预测天空成像仪云层监测35浙江工业大学毕业设计（论文）AbstractDuetotheshortageofenergy,photovoltaic(PV)powergenerationiswidelyusedintheworld.ThepredictionforthePVpower,especiallythesupershort-termpowerprediction,canprovidenecessarydatafortheelectricpowernetwork,usersconnectedtothePVpowergeneration

4、system,electricequipment,etc.Inthispaper,wedesignanequipment,whichcanreal-timemonitorandforecastthecloudshavinganinfluenceonthePVpowergeneration.Theexistingskyimagercannotbeusedinshort-termpowerforecasting.Inthispaper,wedesignaskycloudmonitoringdevicetosolvetheproblem.Thedeviceconsistsofamec

5、hanicalsystemandacontrolsystem.Themechanicalsystemisthemainpartofthedesign.Itmainlyconsistsofatwo-degreeoffreedommechanicaltrackingmodule,imagingmoduleandlensprotectionmodule.Thecontrolsystemisbasedonthedesignoftrackingalgorithm.Itincludesthecalculationanalysisandtheflowchartofthealgorithm.I

6、nthispaper,thedesignofmechanicaltrackingmodulehastwodegreesoffreedom,namely,horizontalandverticaldirectionofrotationaldegreesoffreedom.Themechanicalstructureoftheequipmentisdrivenbytwosteppermotorstotrackthesolarelevationangleandorientationangle.Byadoptingsunmotiontrajectorytrackingstrategy,

7、thepositionofthesunindaytimeiscalculatedbycontrollerinaccordancewithrelatedformulaandparameters.Thentheelevationangleandorientationangleareconvertedintocorrespondingpulseswhichwillbesendingtoservodriver.Andtheservomotortracksthesuninrealtime.Thesky