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1、摘要太阳能光伏发电是一种零排放的清洁能源，也是一种能够 规模应用的能源，可以来进行独立发电和并网发电。以其转换效 率高、无污染、不受地域限制、维护方便、使用寿命长等诸多优 点，广泛应用于航天、通讯、军事、交通、城市建筑、民用设施 等诸多领域。通过对太阳能光伏发电的研究，探索了帽子结构设 计的原理和方法，获得了一种简便灵活、科学合理、准确实用的 帽子结构设计方法，使太阳能风帽更好地在人类的日常生活中。关键词：太阳能光伏组件 太阳能风帽 设计制作目录第一章绪论1.1课题研究背景1.1.1资源与环境要求1.1.2太阳能发电的特点1.2太阳能风帽的现状及前景第二章太阳能风帽的设计与制作2.1太阳能风帽
2、的工作原理2.2太阳能风帽的构造和特点2.2.1太阳能风帽的构造2.2.2太阳能风帽的特点2.3太阳能风帽的用途2.4太阳能风帽的总体设计2.4.1太阳能风帽的设计思路2.4.2太阳能风帽的总体设计步骤2.5太阳能风帽构件的设计2.5.1电池板的设计2.5.2风扇的设计2.5.3帽子的设计2.5.4电路图的设计2.5.5太阳能风帽标志的设计2.6太阳能风帽的制作2.6.1制作过程2.6.2关键技术的实现2.6.3太阳能风帽各种参数的计算第三章太阳能风帽的实践论证和前景展望3.1太阳能风帽的调试与运行3.2太阳能风帽的前景展望小结致谢参考文献附太阳能风帽成品图第一章绪论1.1课题研究背景帽子是一
3、个社会政治、经济、科技、文化等的综合体，体现着 人类的价值观、伦理观、审美观、民族风貌和时代精神，浓缩着 人类发展史和文明史，是社会的一面镜子。太阳能是一种清洁、 高效和永不衰竭的新能源。世纪之交，各国政府都将太阳能资源 利用作为国家可持续发展战略的重要内容。光伏发电具有安全可 靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在 包括西藏在内的我国部分广袤严寒，地形多样的农牧民居住地 区，发展太阳能有着得天独厚的条件和非常现实的意义。在能源 日益紧缺的今天，太阳能的利用越来越受到人类的重视，特别是 太阳能电池，其应用已经广泛拓展到电力、通信、交通等各个领 域。同向阳跟踪的太阳能光伏系统相
4、比，固定式太阳能光伏系统 有着安装方便，控制简单的优点，因此在各个领域一直占据着主 流。长远来看随着太阳能技术的不断发展，在不久的将来，太阳 能光伏发电将会成为世界上可再生能源发展的亮点之一，光辉灿 烂的太阳能新时代必将到来。1.1.1资源与环境要求继上世纪出现的两次能源危机之后，能源紧缺环境污染等问题 日渐尖锐，按照现在的需求和开采速度，世界已探明石油储量 可供开采45年，天然气61年，煤炭230年，传统能源即将耗尽， 与之相随的是石油，煤炭等能源价格的不断上涨，这将制约社会 经济的发展，太阳能等能源大规模开发，其次传统能源造成了气 候变暖环境恶化等一系列问题。1.1.2太阳能发电的特点与化
5、石能源、风能、核能和生物质能发电技术相比，太阳能发 电具有如下特点1、太阳能是取之不尽用之不竭的，其储量非常大，相对于 短暂的人类历史来说，太阳具有几亿年的寿命，其辐射 的能量是目前地球能源需求总量1万倍。太阳能发电不 存在能源危机和燃料不足等问题，是解决常规能源危机 的有效途径，且没有任何国家可以对其进行垄断。2、太阳能的分布具有广泛性，虽然在不同地区太阳能辐射 强度具有一定的差异性，但是其在各个地区是普遍分布 的，这就是缺乏常规能源国家带来解决能源问题的希 望。3、太阳能资源利用的情节性，人类在利用常规能源的过程 中，会释放出很多有害气体，造成环境污染，危害人类 健康，但是太阳能却是一种清
6、洁能源，其在运用的过程 中，不会排放出任何危害环境的物质，是一种理想的绿 色能源。4、利用太阳能资源所带来的经济性，太阳能发电不需要远 距离运输，其可以实现就地取材，随地取用，节省了远 距离运输的费用，并且在使用过程中不会征收任何的税 收。1.2太阳能风帽的现状及前景我国生产，应用太阳电池已有20多年的历史，特别是八十年 代初期，从国外引进了若干条单晶硅太阳能电池生产线，使 我国太阳能电池的生产能力大大加强，但由于价格贵，封装 工艺复杂，推广应用受到较大限制，非晶硅太阳能电池价格 低，可任意切割，组装工艺简单，所以易于推广应用。今年我国大约有70万顶太阳能风帽上市，但还不够人口的千 分之一，你
7、和许多人都可能还没有见过这种产品，如在炎热 夏天，你外出旅游、上学、办事、在太阳下观看体育比赛， 我相信你一定乐于戴上这么一顶太阳能风凉帽，替你遮阳扇 风，由此可见，太阳能风帽的潜在市场之大。第二章 太阳能风帽的设计与制作2.1太阳能风帽的工作原理太阳能风帽主要是以太阳能为主来源，把硅太阳能电池放置 在帽顶上，用来吸收照射到帽子上的太阳辐射能。驱动电机 运转，带动风扇转动。2. 2太阳能风帽的构造和特点2.2.1太阳能风帽的特点（1）利用太阳能电池产生电流，驱动微型电风扇，已达到凉 爽、降温、解暑之目的，可称“大自然空调器”是旅游，钓 鱼，登山户外运动最佳用品。（2）阳光越强，效果明显，在不同
8、的环境中，舒适度保持相 对的平衡（3）无需电池，利用太阳的能量，绿色环保一样明显（4 ）帽顶的光伏组件为水平固定装置，能接收任何方向射来 的阳光。不受走向，坐向和剧烈运动的影响2.3太阳能风帽的用途太阳能风帽以太阳能作为主要能源，外形新颖，携带方便， 适合于夏季户外活动，旅游出差、钓鱼登山、打高尔夫球、 野外作业、运动会或球赛广告宣传等。2.4太阳能风帽的总体设计2.4.1太阳能风帽设计的设计思路据调查帽子正从实用功能向审美装饰功能转化，制作材 料和工艺都有了长足的发展，帽子的造型更彰显时尚化。然 而，帽子的结构设计却被忽视，普通帽子具有遮阳，遮雨， 防风，保暖，安全及审美装饰的主要功能，本文
9、设计的这款 帽子是一种简单，有效并且经过实践检验的节能装置，目前 应用十分广泛。它主要是以太阳能为主要能源，通过太阳能 电池板吸收太阳光，通过安装在帽子上的小电动机带动风扇 转动，在清洁环保的同时也给人们的出行带来了极大的方便。2.4.2总体设计步骤（1）确定太阳能风帽的规格及款型设计。（2）太阳能风帽的工艺设计。（3）太阳能风帽的电路设计。（4）太阳能风帽组件配置。（购买组件，组件参数，组件性能）（5）太阳能风帽的制作。2.5太阳能风帽组件的设计2.5.1电池板的设计2.5.1.1电池板的结构太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转 化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池
10、为主流， 而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段，太阳 光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对。在p-n结电场的 作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路 后就形成电流，简单的说就是太阳能电池是能够将太阳光能直接 转变为电能的半导体器件，不需要任何动力，也没有一点噪声， 体积小，重量轻，寿命长。太阳能电池的种类较多，主要有硒光 电池、砷化镓电池、非晶硅电池，多晶硅电池和单晶硅电池等， 生产技术上最为成熟的是单晶硅电池。单晶硅太阳能电池最初应 用于人造卫星电源，现在已推广在地面应用以太阳能作为主要能 源，吸收太阳然后发电，并带动风扇叶片，使其风速极佳，且绿 色环
11、保，结构精密。太阳能电池板的选择计算取决于光伏阵列尺寸的计算，是根 据功率输出的实际需要和光伏电池的物理电气特性来计算光伏阵列的总面积和单片电池数。2.5.2风扇的设计2.5.2.1风扇的结构（1）电气部分一转子：由磁铁、扇叶及轴组成；定子：由 硅钢片、线轴及轴承组成；控制电路：由IC感应磁铁N.S.极经 由电路控制其线圈导通而产生内部激磁使转子旋转。（2）机械部分一一风叶，支撑杆，安全罩，底座，控制盒（3）电动机的工作原理：直流电机里边固定有环装永磁体，电流通过转子上的线圈产 生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的 磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接 触，从而
12、线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不 变，所以电机能保持在一个方向转动。直流发电机的工作原 理就是把电枢线圈感应的交变电动势靠换向器配合电刷的换 向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理在帽子前端安装有风扇，风扇的转动依靠太阳能，当太阳能 电池板遇光的时候，吸收太阳能带动风扇转动，风扇的转身 随着太阳光的增强而增强，减弱而减弱。2.5.2帽子的设计帽檐采用包边定型，配合双股线更稳定，有效的解决了弯折断裂现象（1）帽檐长7.2CM（2）帽宽 26CM（3）帽深 15CM（4）帽围 58CM2.8电路图的设计2.5. 4太阳能风帽标志的设计新型可再生能源将取代原有的化石型不可再生能源
13、，清洁环 保能源将取代污染性能源，椭圆代表新能源这个行业，椭圆 代表整个地球，里面的小圆代表太阳Y,S是优胜的开头的两 个字母，寓意太阳能产业在今后的发展中长盛不衰，具有非 常广阔的发展前景，标志的整个意义就是新能源产业以闪电 般的速度遍布整个地球，而太阳能发电也具有很好的发展前 景2.6太阳能风帽的制作制作过程将硅太阳能电源三片，其中一块方片水平放置在帽顶上，凉 快圆的分别放在帽檐的两端，用两只螺钉将其固定电机选用 Z4ZY01直流电机，其额定电压2.3V，额定转速1600RPM， 工作电流簇40MA，额定转矩4GCNL,噪声40DB，该电机最 大的优点就是启动电流小，能与NPS61又91硅
14、太阳能电源 匹配，直流电机存在正和负二接线片，印有十和十一记号， 硅太阳能电源的正负极可用万用表测量出，把硅太阳能电源 的十、一极用导线直接焊到直流相应的电极上即可二电机通 过电机支架，用木螺钉拧紧在帽檐上帕沿上开一个30毫米， 宽30毫米的孔，用来安装风扇再用垫板装饰，垫板是用双面 胶粘在帽檐上。2.6.2关键技术的实现（1）线路的连接根据用电器的电压、电流特性合理串联太阳 能电池板，将整合后的太阳能光伏方针输出接到电动机的正 负端，注意正负极不要接反（2）电机风扇的安装选择好安装位置并确定安装洞口轮廓线，把底板下倾边缘端 切割成与屋面板相同断面波形遮盖空隙，再把地板上倾边缘 端嵌入屋脊金属
15、盖板下的缝隙里，把底板装上后用水平仪找 正，用紧固螺丝把底板固定好，把无动力风帽固定在底板上， 然后用玻璃胶把各个接合面的间隙密封，防止下雨时漏水， 遮阳一个无动力通风设备就安装完毕了。；弟三早3.1太阳能风帽的调试和运行太阳能风帽安装完毕后，在运行前先检查风扇转动的灵活性， 用于拨动叶片是否有卡住现象，检查线路是否连接正确，天 气必须是晴天，阴天就测试不了太阳膜和风貌的性能根据预测结果来看，太阳风帽有着很大的发展空间，在太阳 光强的时候转速可达到490min/r，为人们提供了舒适的环境， 及时很弱的时候转速仍是260min/r。这就为人们的出行带来 很大的方便，在市场需求方面也会更加的复合人们的标准 3.2太阳能风帽的前景展望近几年随着国家经济的迅猛发展，全国出现电力供应严重不 足的现象，按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，预 测2010年2028年的电力供应单靠传统的煤电、水电、核 电是不够的，仍然存在一定的缺口，这就需要由可再生能源 发电来填补在新能源中，公认技术含量最高，最有发展前途 的是太阳能发电，太阳能发电可分为太阳能发电（又称为光 伏发电）和太阳能热发电两大类，后者由于技术比较复杂， 只能用于比较大的容量因而应用受到一定限制作为理想的可 再生能源。太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的特点，利 用太阳能发电具
