摘要
随着全球能源危机的不断加剧，各国都致力于开发清洁能源，其中太阳能因其储量丰富和分布广泛而受到普遍关注，因此太阳能发电技术成为新能源领域研究的热门。针对目前太阳能发电系统整体结构不稳定、聚光蓄能差等问题，本文基于菲涅尔透镜对光热电转换系统展开研究，以3-RPS并联机构为基础的调姿平台调节聚光集热器位姿，将能流密度较低的太阳能不断转换为高密度热能进行汇聚，通过导热系统传递至斯特林发电机使其进行发电工作，本文着重对聚光集热、3-RPS并联式追日跟踪调姿平台控制策略和系统光热电转换实验等展开研究。 为提升聚光集热效果，本文基于菲涅尔透镜以矩阵式多点聚焦组合法对系统聚光集热进行研究，根据斯特林发电机性能指标设计聚光集热器，通过TracePro仿真分析确定以四焦点矩阵式聚光集热器作为系统的太阳能收集装置，提高系统聚光集热效果，同时模拟改变太阳光入射角度探究对聚光集热器性能的影响；基于3-RPS并联机构的调姿平台进行追日跟踪，利用坐标变换算法对调姿平台位置姿态进行逆解，同时建立了速度雅克比矩阵，推导了速度与加速度关系，并利用蒙特卡洛法绘制出工作空间；在ADAMS中对调姿平台模型进行运动学验证和动力学分析，同时根据系统控制精度需求提出了单运动支链半闭环运动学控制策略，搭建了单个伺服电动缸系统的控制数学模型，并基于ADAMS与Simulink进行联合仿真分析，验证了该控制策略使调姿平台在俯仰轴与方位轴方向控制追踪上有较高的追踪精度；搭建光热电转换系统实验平台进行研究，通过调节调姿平台动平台的位姿参数进行聚光集热发电实验，并对调姿平台追踪效果、聚光集热器性能和斯特林发电机发电功率等参数进行分析，经实验测试，本套发电系统发电功率可达133W。
NETL