مدل‌سازی و تحلیل ارتعاشات آزاد یک مجموعه سلول فتوولتائیک نصب شده بر روی پایه ردیاب دو محوره

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1043-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
1دانشگاه یزد
2Assistant Professor / Yazd University
3عضو هیات علمی
چکیده
سیستم‌های فتوولتائیک و ردیاب‌های خورشیدی پراستفاده‌ترین نوع تاسیسات در نیروگاه‌های خورشیدی هستند. یکی از مشکلات این سیستم‌ها، امکان تخریب آن‌ها توسط وزش باد و پدیده‌های ارتعاشاتی ناشی از آن است. لذا درک درست خصوصیات ارتعاشی این سیستم‌ها در جلوگیری از مشکلات احتمالی بسیار مهم است. در این پژوهش مدل‌سازی و تحلیل ارتعاشات آزاد یک مجموعه سلول فتوولتائیک نصب شده بر روی پایه ردیاب دو محوره انجام شده است. برای این منظور، یک سیستم ردیاب دو محوره صنعتی انتخاب شده و مدل‌سازی آن انجام شده است. اکثر مدل‌های ارائه داده شده برای تحلیل پنل‌های خورشیدی نصب شده بر روی پایه، مدل‌های یک درجه آزادی هستند. اما در این پژوهش سه درجه آزادی شامل حرکت‌های افقی و عمودی پنل و حرکت چرخشی آن در نظر گرفته شده است. در واقع خصوصیات الاستیک پایه و سیستم ردیاب خورشیدی بصورت دو فنر و دمپر طولی در امتدادهای افقی و عمودی مدل‌سازی شده است. همچنین جک برقی تنظیم کننده زاویه پنل‌های خورشیدی، بصورت یک فنر و دمپر طولی مدلسازی شده است. پارامترهای مربوط به مدل مانند ضرایب سفتی به کمک شبیه‌سازی استاتیکی پایه و ردیاب خورشیدی در نرم‌افزارهای المان محدود استخراج شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده و به کمک روش‌های عددی و با کمک نرم‌افزار متلب حل شده است. اثرات خصوصیات مختلف پایه و ردیاب بر فرکانس‌های طبیعی و پاسخ زمانی پنل‌های خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که افزایش زاویه پنل نسبت به افق، علاوه بر اثراتی که در برخی مودها بر دمپینگ و یا دامنه نوسانات می‌گذارد، محدوده فرکانس‌های طبیعی را در تمامی مودها کاهش می‌دهد.
کلیدواژه ها
 
Title
Modeling and analysis of free vibrations of a photovoltaic cell array mounted on a two-axis solar tracker
Authors
mohammad reza golresan, mohammad mahdi jalili
Abstract
Photovoltaic systems and solar trackers are the most widely used types of installations in solar power plants. One of the problems of these systems is the possibility of their destruction by the wind and the resulting vibration phenomena. Therefore, it is very important to understand the vibration characteristics of these systems in order to prevent possible problems. In this research, the modeling and analysis of free vibrations of a photovoltaic cell set installed on the base of the two-axis detector has been done. For this purpose, an industrial two-axis detector system has been selected and its modeling has been done. Most of the models presented for the analysis of solar panels installed on the base are one degree of freedom models. But in this research, three degrees of freedom including horizontal and vertical movements of the panel and its rotational movement have been considered. In fact, the elastic characteristics of the base and solar tracking system are modeled as two springs and longitudinal dampers in horizontal and vertical extensions. Also, the electric jack that adjusts the angle of the solar panels is modeled as a spring and longitudinal damper. Parameters related to the model such as stiffness coefficients have been extracted with the help of static simulation of base and solar tracker in finite element software. The equations of motion have been extracted using the Lagrange method and solved with the help of numerical methods and with the help of MATLAB software. The effects of different characteristics of base and detector on natural frequencies and time response of solar panels have been investigated. The results show that increasing the angle of the panel with respect to the horizon, in addition to the effects it has on the damping or amplitude of oscillations in some modes, reduces the range of natural frequencies in all modes.
Keywords
Photovoltaic panel, solar tracker, response time, Natural frequency