Кинематические свойства электротехнических комплексов с системой слежения за Солнцем, полученные методом полиномиальной аппроксимации небесных координат

Андрей Юрьевич Сологубов, Ирина Михайловна Кирпичникова

Аннотация


Синтез и исследование любых гелиоустановок сопряжён с необходимостью выявления регулярных особенностей движения рабочего органа, угловое положение которого регулируется в эвклидовом пространстве. Эту информацию можно получать обработкой данных об угловом положении Солнца в заданных географических координатах. Локальность во времени всех алгоритмов вычисления солнечной позиции не позволяет анализировать годовой и суточный цикл движения Солнца в едином виде. Для решения этой задачи мы применили новый принцип обработки результатов расчёта, который заключается в следующей последовательности действий. Используя астрономический алгоритм NREL SPA, в основе которого лежат нелинейные тригонометрические уравнения, построены двухмерные поверхности азимутальных из зенитных углов. Путём аппроксимации этих поверхностей полиномами высокого порядка и дифференцирования этих полиномов по времени получены поверхности азимутальных из зенитных угловых скоростей, ускорений и рывков. Расчётные коэффициенты полиномов сведены в таблицы, чтобы в дальнейшем их можно было применять для оценочных расчётов в рамках структурного и параметрического синтеза электротехнических комплексов слежения за Солнцем в заданном географическом местоположении. Для проверки степени совпадения с готовыми локально-временными онлайн-алгоритмами мы выбрали онлайн-калькулятор MIDC SPA Calculator. Сопоставление результатов полиномиальной аппроксимации с данными расчётов по этому онлайн-калькулятору показывает хорошее совпадение результатов и низкий уровень ошибок.


Ключевые слова


двухмерная поверхность; угол азимута; угол зенита; скорость зенита; скорость азимута; ускорение азимута; ускорение зенита; рывок азимута; рывок зенита; полиномы высокого порядка; SPA

Полный текст:

PDF

Литература


Ngo Xyan Cuong. [Analysis of Structural Schemes of Electromechanical Systems of Solar Panels]. Bulletin of the Tula State Technical University. Technical Sciences, 2013, vol. 1, pp. 322–325. (in Russ.)

Demenkova T.A., Korzhova O.A., Phinenko A.A. Modelling of Algorithms for Solar Panels Control Sys-tems. Procedia Computer Science, 2017, vol. 103, pp. 589–596. DOI: 10.1016/j.procs.2017.01.072

Meeus J. Astronomical Algorithms. Willmann-Bell Inc., 1991. 477 p.

Reda I., Andreas A. Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications (Revised). NREL/TP-560-34302. Golden (Colorado), January 2008. 56 p. DOI: 10.2172/15003974

Solar Energy – Siemens.pdf. Available at: http://m.energy.siemens.com/ru/ru/renewable-energy/solar-power/index.htm. (accessed 05.05.2019) (in Russ.)

Sologubov A.Yu., Kirpichnikova I.M. [Control of Autonomous Solar Energy Systems: Results of Calcula-ting the Parameters of the Daily Movement of the Sun in Chelyabinsk]. Alternativnaya energetika v regionakh Rossii “AER-2018”. Astrakhan, 2018, pp. 279–283. (in Russ.)

Sologubov A.Y., Kirpichnikova I.M. Calculation of the Parameters of the Daily Movement of the Sun. Contour Maps of Kinematic Parameters. 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2019, pp. 1–6. DOI: 10.1109/icieam.2019.8742935

ESRL Global Monitoring Division – Global Radiation Group.pdf. NOAA Solar Calculator, 2017.

Moga D., Sita I.-V., Stroia N. et al. Sensing and Control Strategies in Tracking Solar Systems. Proceedings – 2015 20th International Conference on Control Systems and Computer Science, CSCS 2015, pp. 989–995. DOI: 10.1109/cscs.2015.143

Tolmachev V.A. [Synthesis of a Servo-Electric Drive Axis of a Slewing Ring]. Bulletins of Higher Educa-tional Institutions. Instrumentation, 2008, vol. 51, no. 6 (thematic issue), pp. 68–72. (in Russ.)

Blanco-Muriel M. et al. Computing the Solar Vector. Solar Energy, 2001, vol. 70, no. 5, pp. 431–441.

Michalsky J.J. The Astronomical Almanac’s Algorithm for Approximate Solar Position (1950–2050).

Solar Energy, 1988, vol. 40, no. 3, pp. 227–235. DOI: 10.1016/0038-092x(88)90045-x

Grena R. An Algorithm for the Computation of the Solar Position. Solar Energy, 2008, vol. 82, no 5,

pp. 462–470. DOI: 10.1016/j.solener.2007.10.001

Lee C.-Y. et al. Sun Tracking Systems: A Review. Sensors, 2009, vol. 9, no. 5, pp. 3875–3890.

Gibbs P. What is the term used for the third derivative of position? Available at: http://math.ucr.edu/home/ baez/physics/General/jerk.html (accessed 10.01.2019).

Prinsloo G., Dobson R. Solar tracking – Sun Position, Sun Tracking, Sun Following. Stellenbosch, Solar-Books Publ., 2015. 542 p.

Ray S. Calculation of Sun Position and Tracking the Path of Sun for a Particular Geographical Location. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2012, vol. 2, no. 9, pp. 81–84.

Dikusar N.D. High Order Polynomial Approximation. Mathematical Modeling, 2015, vol. 9, no 27,

pp. 89–109. (in Russ.)

Climatic Features of the Chelyabinsk Region. Monthly Overview. Available at: http://www.chelpogoda.ru/ pages/346.php (accessed 10.01.2019). (in Russ.)

Climate: Chelyabinsk. Available at: https://ru.climate-data.org/азия/россииская-федерация/ челябин-ская-область/челябинск-463/ (accessed 10.01.2019). (in Russ.)

Kitaeva M.V., Ochorzina A.V., Skorohodov A.V. Yurchenko A.V. [Optimization of the Biaxial Tracking System for the Sun]. III Nauchno-prakticheskaya konferenciya “Informacionno_izmeritelnaya tehnika i tehno-logii” [III Scientific and Practical Conference “Information-Measuring Equipment and Technologies”], 2012,

pp. 114–124. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power190308

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.