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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉俊志
研究生(外文):Liu, Chun Chih
論文名稱:多連桿雙軸式太陽光追蹤系統研製
論文名稱(外文):Development of Solar Tracking System Using Dual axle with Multi-link
指導教授:郭文化郭文化引用關係
指導教授(外文):Wen-Hwar Kuo
口試委員:黃浩民賴富德
口試委員(外文):Hau-Ming HuangFu-Der Lai
口試日期:2012-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:雙軸追蹤系統電動缸推桿多連桿
外文關鍵詞:Dual-axle solar tracking systemLinear actuatorMulti-linked system
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大面積固定式太陽能板的安裝,造成土地被太陽能板遮住下面陽光而進而衍生沙漠化及土地再應用議題,此研究多連桿雙軸式的追蹤系統,可保持土地的持續的應用,避免土地沙漠化,並且提升環保與提高電力產出;多連桿追蹤器的通風性設計,可以減少風阻降低,來抵抗氣候的中,風力以及下雪的環境造成太陽能板的破壞衝擊,讓機構的使用壽命延長及降低追蹤器的成本,這是本研究主要的動機。
本論文研製多連桿雙軸式太陽光追蹤系統,是採用兩支直線型推桿作為驅動裝置,推動東西向與南北向的太陽能板,成為東西向與南北向的雙軸追蹤的應用,其電源可以來至一10W的太陽能板蓄電池來提供推桿做驅動。東西向的電動缸推動太陽能板,因為雙邊的靜平衡,使的驅動電流相當的低耗,另外南北緯度的控制,採用單一電動缸加上連桿機構,做季節性的微調太陽能板高度,進行精準對準日照,此電動缸因動作緩慢,故耗電量低,不但提高電量並依照大自然環境,調整太陽能板角度,進行保護太陽能板目的,以延長太陽能板的使用壽命使用。
本設計裝置元件及傳動可簡易安裝與更換,是本研製裝置最大特色。控制軟體可依太陽的固定軌跡,並依照GPS定位裝置來進行追蹤系統的定位與太陽能驅動。
本系統經實驗測試,追蹤精度在偏差10度內。採用低耗能的雙軸的追蹤系統來經過實驗結果可提升40%的太陽能板的電能效能,同時考量到環境的保護及再利用並兼顧效能的提升,讓系統的為維護,透過推桿的模組化更換之便利性,使此追蹤系統可以在普及居家的應用上。

A procedure that the installation of large-size fixed solar panels often resulting in the desertification of the land, thus raising the issue of improper use of landmass. Using the multi-linked dual-axis solar tracking system can maintain regular land use, prevent land desertification, generate power, and thus more eco-friendly. The ventilated design of this multi-linked system reduces wind resistance, and the environmental impact of wind and snow, thus extend the life span of the system and reduce the cost of investment. This is the main motivation of this research.
The multi-linked dual-axis solar tracking system in this thesis incorporate 2 linear actuators as its driver, give impetus to horizontal axis and vertical axis, tracking the sun east-west ward and south-north ward angle of elevation. Its power source is a 10W photocell. The horizontally driven solar penal is in balance and therefore needed relatively low power consumption. The vertically driven solar penal needs only slight seasonal elevation angle adjustment, it incorporates one single actuator with the multi-linked system moving slowly and therefore is also low in power consumption. In sum, the system is an environmental-aware design. All the device components and transmission mechanism can be easily setup and replaced which marks another feature of this system. The control software can position and drive by the sun’s set orbit and the GPS device.
After actual testing research, this system’s solar tracking accuracy falls within 20 degree tolerance, the incorporation of a low power-consumption dual-axis solar tracking system can increase the power efficiency more than 40%. Considering both power efficiency and environmental friendly, allowing easy maintenance of modular actuator interchange, this solar tracking system can be recognized by consumers for home application and therefore widely promoted.

中文摘要………………………………………………………………i
英文摘要……………………………………………………………iii
誌謝…………………………………………………………………iv
目錄…………………………………………………………………v
表目錄………………………………………………………………vii
圖目錄………………………………………………………………viii
第一章 緒論
1.1 前言……………………………………………………………1
1.2文獻回顧……………………………………………………… 2
1.3研究動機與目的……………………………………………… 3
第二章 太陽能的發展
2.1 太陽能源發展…………………………………………………5
2.2 平均日照時數…………………………………………………8
2.3照度與電壓曲線………………………………………………10
2.4聚光型太陽能板偏角與發電量影響…………………………11
2.5溫度對於太陽能效能的關係…………………………………12
第三章 太陽能追蹤機構
3.1日光反射裝置…………………………………………………13
3.2雙軸被動追蹤器………………………………………………14
3.3單軸被動追蹤器………………………………………………18
3.4主動追蹤器……………………………………………………19
第四章多連桿雙軸式太陽光追蹤機構
4.1多連桿雙軸式太陽光追蹤機構架構…………………………22
4.2傳動電動缸規格………………………………………………28
4.3 控制系統…………………………………………………… 32
4.4追蹤系統與控制盒的連接方式………………………………35
第五章 多連桿雙軸式太陽光追蹤機構測試
5.1 追蹤性能測試的設備………………………………………40
5.2追蹤偏差角之量測………………………………………… 43
5.3 固定型與多連桿雙軸式太陽光追蹤電量比較……………45
第六章 結論與未來展望
6.1結論……………………………………………………………48
6.2未來展望………………………………………………………50
參考文獻………………………………………………………… 51
附錄:
台灣專利:證書號數M409407……………… 53
台灣專利:證書號數M413839……………… 62
MM機械週刊第304期: 太陽能發燒設備是獲利關鍵…………69
簡歷………………………………………………………………73

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