1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)

Утверждаю

Зав. кафедрой КСУП

Проф., д-р техн. наук

_________ Ю.А. Шурыгин

Отчет

по преддипломной практике по теме

РАЗРАботка двухкоординатной АВТОНОМНОЙ энергетической УСТАНОВКИ с наведением на солнце

Студент гр. 518

___________ В.В.Савин

Руководитель от

Руководитель практики

университета

зав. 11 отделом

Доцент кафедры КСУП,

НИИ АЭМ

канд. техн. наук

канд. техн. наук

__________ Н.Ю. Хабибулина

___________ В.В.Аржанов

Томск – 2013

Реферат

32 Страницы, 15 рисунков, 4 таблицы, 6 источников

Отчет по производственной практике

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ, АВТОМАТИЧЕСКОЕ НАВЕДЕНИЕ, ГЕЛИОУСТАНОВКА, СЛЕЖЕНИЕ ЗА СОЛНЦЕМ, КОНТРОЛЛЕР, ДАТЧИК, ДВИГАТЕЛЬ, АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ, ГЕЛИОТРЕКЕР

Целью данной работы является разработка энергетической установки со следящей системой для ориентации солнечных батарей по двум координатам (азимуту и углу места), для повышения КПД до 30 % в сравнении со стационарным размещением фотоэлектрических панелей. Установка должна иметь наземное исполнение, располагаться в широтах г.Томска.

Система преобразования энергии постоянного тока солнечной батареи в переменный ток должна в ясную погоду следить за движением Солнца по небосводу и точно на него позиционировать солнечные панели, а в условиях, когда небо затянуто облаками, выбирать позицию, в которой производится максимальная освещенность панелей. Запасать производимую электрическую мощность в аккумуляторной батарее, следить за уровнем заряда аккумулятора и отключать систему заряда/разряда при определенном уровне заряда аккумуляторной батареи (АБ). При недостаточной освещенности солнечной батареи и в ночное время суток, когда солнечная батарея не производит энергию, обеспечивать нагрузку электроэнергией от аккумуляторной батареи.

Содержание

Перечень условных обозначений и сокращений 3

Введение 4

1 Сравнительный анализ аналогичных энергетических установок 6

2 Описание объекта управления 12

2.1 Структурная схема разрабатываемой установки 12

2.2 Гелиотрекер 13

2.2.1 Контроллер наведения на Солнце 15

2.3 Фотоэлектрический преобразователь 17

2.4 Аккумуляторная батарея 20

2.5 Шаговый двигатель 21

2.6 Драйвер шагового двигателя 22

2.7 Инвертор 23

2.8 Конструкция энергетической установки 24

Заключение 27

Список использованных источников 28

Приложение 32

Перечень условных обозначений и сокращений

Фотоэлектрический преобразователь, солнечная батарея, солнечная панель (СБ) – устройство, преобразующее солнечную энергию в электрический ток посредством фотоэлектрического эффекта.

СБ представляет собой параллельно-последовательное соединение кремниевых фотоэлементов (ФЭ) и наиболее сильно подвержена влиянию окружающей среды, так как располагается в открытом пространстве.

В настоящее время максимальный КПД при использовании солнечных батарей достигает 24%.

Солнечные фотоэлементы (ФЭ) – полупроводниковые приборы, которые изготавливаются из исходных базовых пластин p- или n- типа, на которые наносятся легирующие слои, содержащие одну или несколько примесей для образования p-n-переходов.

Введение

Солнечная энергетика - одно из наиболее динамично развивающихся направлений в мире. Каждый квадратный метр земной поверхности находится под потоком солнечного излучения, мощность которого составляет от около 100 Вт в пасмурный зимний день до более 1000 Вт в ясный день вблизи экватора [6].

По подсчетам ученых, солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, превышает все потребности человечества в энергии примерно в 10 тыс. раз. Пока что доля солнечной энергетики в глобальном энергобалансе составляет лишь около 0.1% — из-за дороговизны оборудования. Однако в мире растет популярность этого вида альтернативной энергии, а многие специалисты прочат солнечной энергетике большое будущее.

Если покрыть хотя бы 0.7% земной поверхности солнечными батареями, КПД которых составляет всего 10% (в среднем КПД современных батарей около 15%), то полученная энергия обеспечит потребности всего человечества более чем на 100%: 20ТВт против потребляемых 14ТВт [4].

Истощение ископаемых энергоресурсов, отрицательное влияние традиционной энергетики на экологию, а также экономические факторы обусловливают поиск новых источников энергии, в частности, возобновляемых.

Из всех видов возобновляемых источников энергии одним из наиболее перспективным и доступным представляется Солнце. Запас солнечной энергии неисчерпаем, а физические принципы преобразования этой энергии в виды, удобные для потребления, просты, надежны и безопасны.

При проектировании и создании автономных энергетических установок должна решаться задача оптимизации конструктивного исполнения непосредственно солнечных батарей, а также разработки систем, обеспечивающих максимальный отбор мощности с единицы площади солнечной батареи путем автоматического слежения за Солнцем и реализацией режима отбора мощности в оптимальной рабочей точке ВАХ солнечной батареи в течение всего срока эксплуатации.

Недоиспользование солнечных батарей большинства энергетических установок по энергии не менее чем на 30-50% объясняется отсутствием у них двух основных систем - систем непрерывного автоматического слежения панелей за солнцем и регулирования максимума мощности по вольт-амперной характеристике солнечной батареи. Наличие этих систем регулирования обеспечивает существенное повышение энергетической эффективности автономных фотоэлектрических энергетических установок.