光电所太阳自适应光学技术研究取得新进展

[光电所]7月9日,中国科学院自适应光学重点实验室太阳自适应光学研究小组,在云南天文台1米红外太阳塔上,同时获得了可见光波段(图1)和近红外波段(图2)的太阳黑子高分辨率自适应光学校正图像,为突破太阳多波段高分辨力同时成像奠定了技术基础。这是该小组继2011年3月获得近红外波段太阳黑子和米粒结构高分辨率自适应光学校正图像后的又一重     

基于太阳运动及辐射理论的跟踪装置评价系统研究

以地球运动规律、太阳辐射理论以及数学归纳法为基础,通过MATLAB软件的图形用户接口开发环境,对基于太阳跟踪装置设计和安装的太阳跟踪评价系统进行开发。所开发的太阳跟踪评价系统能够快速分析拟设计太阳跟踪装置的太阳高度角和方位角运动范围、太阳光到达地面的总辐射量、太阳跟踪装置的最优安装间距,以及对当地安装太阳跟踪装置的必要性进行评级,为太阳跟踪装置的设计和安装提供参考。     

基于大气偏振光学的太阳跟踪方法

太阳位置信息不仅在太阳能领域应用广泛,而且在偏振光导航领域中被作为重要的空间特征,为偏振光导航提供信息。在研究大气偏振模式分布规律时,发现太阳位置与偏振模式存在着一定的对应关系;利用这一联系提出一种新的太阳跟踪方法:对偏振模式进行采样,得到各个采样点的偏振信息(偏振度和偏振角度)与太阳空间位置(高度角和方位角)之间的关系方程组。利用最小二乘法求得最优解并将其作为太阳位置。通过仿真实验验证了该方法的可行性,接着通过全天候和遮挡情况下的太阳跟踪实验进行了验证。实验表明用该方法求解得到的太阳高度角和方位角的平均误差在0.5°;并且不受空间位置和时间的限制,不存在误差积累,不受遮挡物对太阳遮挡的影响,体现出良好准确性和的环境适应性,可以有效地实现太阳空间位置确定和太阳跟踪。     

中国地基大太阳望远镜

随着中国太阳物理及空间科学的发展,地基大型光学和红外太阳观测设备已成为中国不可或缺的科研装置.本文首先从太阳物理研究及空间灾害性天气预报的角度阐述了发展大型地面太阳观测设备的必要性,回顾了近年来我国及全球地基太阳望远镜的现状,介绍了欧美下一代大型地基太阳物理观测设备的主要构想及计划,重点叙述了由我国太阳物理界共同提出的中国大型地基太阳望远镜计划及其关键技术和试验,最后介绍了该计划（包括台址勘选）的进展状况.     

槽式热发电聚光跟踪控制研究

对槽式单轴跟踪控制系统进行研究,结合示范工程的应用效果,分析跟踪控制系统的实用调试方法.推导了太阳相对于聚光跟踪装置的位置计算公式.结合研制的跟踪示范装置对影响跟踪精度的安装位置因素进行了仿真,总结了槽式聚光跟踪精度的校正方法,为大规模的槽式热发电系统的建立和工程化应用提供了参考.     

太阳最高清照片

正全球最大的太阳望远镜—直径4米的Daniel K. Inouye太阳望远镜(简称:DKIST)终于开始运行。下图为2020年1月29日公布的DKIST最新观测图像,也是迄今为止太阳的最高分辨率图像。图像为我们展示了太阳表面的过热气体是如何搅动的。其中,形似细胞的明亮结构代表了刚从太阳内部喷射     

基于UKF滤波模糊PID控制的太阳跟踪系统

太阳跟踪系统是一个复杂的非线性系统,为了提高太阳跟踪系统的跟踪性能和稳态精度,针对其结构参数变化大、易受到噪声和干扰影响的特点,提出了一套基于UKF滤波的模糊PID控制器.该模糊控制器是将传统的PID控制算法与模糊控制算法相结合,采用UKF滤波算法去除干扰和噪声对系统的影响.由Matlab仿真结果表明,此跟踪系统相比传统的跟踪系统具有良好的动态和稳态性能,鲁棒性增强,跟踪性能显著提高.     

全天候太阳跟踪装置的构建研究

通过对太阳跟踪方式及太阳跟踪系统机构类型的对比分析,确定了太阳跟踪装置的控制方式及机构类型,并最终完成了全天候太阳跟踪装置的构建。运行结果表明,该太阳跟踪系统不依赖于传感器,实现了高精度的全天候自动跟踪,达到了预期效果。     

鱼眼图像识别技术在太阳跟踪系统中的应用

通过对鱼眼镜头拍摄的全景天空图像HIS颜色模型的处理,采用球面模式实现对鱼眼图像的平面快速转换,提取符合太阳区域的轮廓形状特征、面积特征以及动态偏移特征的高亮度光斑区域,计算太阳区域重心实现对太阳位置的精确定位.     

太阳能双轴聚光跟踪控制设计与优化

针对聚光光伏跟踪控制的要求,设计了一种改进型的太阳能双轴跟踪控制系统,并对控制系统进行了优化.系统采用一种新型太阳位置算法ENEA(2007),高度角和方位角的最大误差不超过0.002 7°;硬件平台采用STM32系列芯片作为系统的控制核心,在电机控制追踪精确度方面进行了优化.经现场实验测试,该控制系统运行稳定可靠,整体误差较低.     

太阳活动区参量与太阳耀斑和太阳质子事件的相关性统计分析

太阳黑子活动区与太阳耀斑和太阳质子事件的发生有紧密的关系.选取活动区特征参量包括太阳黑子群面积,磁分类,McIntosh分类,10 cm射电流量,统计和耀斑发生的产率关系;还统计了太阳活动区的位置,软X射线通量和质子事件的产率关系.对于磁分类,McIntosh分类的每一种分类类型计算了耀斑产率,对黑子群面积和10 cm射电流量和软X射线通量用函数拟合了它们和太阳耀斑和太阳质子事件的产率关系.对活动区位置采用了分段统计质子事件产率的方法.统计结果显示我们选取的活动区特征参量与太阳耀斑和质子事件有较强的相关性.统计结果可作为以后建立太阳耀斑,太阳质子事件预报模型中预报因子的选取的基础.     

New developments of MSRT’s working modes: One-dimensional radio heliograph and IPS telescope

This note introduces the newly developed working modes, i.e. one-dimensional meter-wave radio heliograph (MRH) and interplanetary scintillation (IPS) telescope, of meter-wave aperture synthesis radio telescope (MSRT) at Beijing Astronomical Observatory (BAO). The note describes briefly the scientific objectives, configurations of the hardware and software, and functions of the system. It presents the examples of observations on solar meter-wave bursts and IPS with the two new working modes. The results indicated that new modes not only can provide the information on the evolution of solar activities with space and time, but also can trace and monitor the propagation and spatial distribution of interplanetary plasma shock resulting from solar activities and the instability of the ionosphere, etc. Both modes are new facilities that could fill the gaps in scientific frontiers.     

Artificial Neural Network Maximum Power Point Tracker for Solar Electric Vehicle

This paper proposes an artificial neural network maximum power point tracker (MPPT) for solar electric vehicles. The MPPT is based on a highly efficient boost converter with insulated gate bipolar transistor (IGBT) power switch. The reference voltage for MPPT is obtained by artificial neural network (ANN) with gradient descent momentum algorithm. The tracking algorithm changes the duty-cycle of the converter so that the PV-module voltage equals the voltage corresponding to the MPPT at any given insolation, temperature, and load conditions. For fast response, the system is implemented using digital signal processor (DSP)The overall system stability is improved by including a proportional-integral-derivative (PID) controller, which is also used to match the reference and battery voltage levels. The controller, based on the information supplied by the ANN, generates the boost converter duty-cycle. The energy obtained is used to charge the lithium ion battery stack for the solar vehicle. The experimental and simulation results show that the proposed scheme is highly efficient.     

太阳能空气能热泵中电子膨胀阀受太阳辐射影响下的运行特性分析

为了解决太阳能空气能热泵(SIASHP)系统中电子膨胀阀(EEV)的开度受太阳辐射影响,导致热泵系统无法稳定、高效运行的问题,运用实验和TRNSYS软件模拟的方法,对SIASHP系统中EEV受太阳辐射影响下的运行特性进行研究.结果表明:SIASHP机组性能与EEV的开度不成正相关,存在某个峰值;相较于常规机组,SIASHP机组的EEV阈值更大,根据此特性,当EEV在较大的开度区间内调节时,SIASHP机组仍可保持正常运行;为保证SIASHP机组的安全稳定运行,自控装置应综合过热度和太阳辐射强度对电子膨胀阀进行调节.     

太阳质子事件研究进展

太阳质子事件是很重要的太阳活动,从1956年开始人们对它进行了深入的趼究。概括太阳质子事件的研究进展：从质子事件的研究意义、不同时期的探测技术、质子在行星际介质空间的传播、质子事件的统计特征和相关性、质子峰值流量的分布、质子事件预报研究等几个方面对质子事件做了分析,有助于深入地了解太阳质子事件,从而更好地为空间天气预报服务。     

Solar activity effects of the ionosphere: A brief review

Solar radiation, which varies over multiple temporal scales, modulates remarkably the evolution of the ionosphere. The solar activity dependence of the ionosphere is a key and fundamental issue in ionospheric physics, providing information essential to understanding the variations in the ionosphere and its processes. Selected recent studies on solar activity effects of the ionosphere are briefly reviewed in this report. This report focuses on (1) observations of solar irradiance at X-ray and extreme ultraviolet wavelengths and the outstanding problems of solar proxies, in the view of ionospheric studies, (2) new findings and improved representations of the features of the solar activity dependence of ionospheric key parameters and the corresponding physical processes, (3) possible phenomena in the ionosphere under extremely high and low solar activity conditions that are unique, as indicated by historical solar datasets and the deep solar minimum of solar cycle 23/24, and (4) statistical studies and model simulations of the ionosphere response to solar flares. The above-mentioned studies provide new clues for comprehensively explaining basic processes in the ionosphere and improving the prediction capability of ionospheric models and related applications.     

太阳墙集热器干燥装置设计及研究

研制了一种太阳墙集热器型太阳能干燥装置,对其构造特点和工作原理作了讨论,并对其热性能和经济性能进行了评价.试验结果表明,该装置具有干燥效率高、投资低等优点.     

空间太阳电池帆板自动布贴加压过程

为了解决胶体加压流动的不可控性,运用斯托克斯方程对布贴加压过程太阳电池与帆板间胶体的缝隙流动进行了分析与建模,得到了胶体流动的速度模型、流量模型和压力场模型.通过边界条件求解方程,得到了布贴胶体沿不同方向流量特性的定量表述;结合吸盘加压位置与空间太阳电池的具体形状对布贴胶体沿不同方向的流量模型进行了具体分析.布贴加压实验证明了研究结果的可靠性.     

固定式和跟踪式太阳能接收器能量接收状况的比较

太阳能接收器可以采用固定安装角度和自动跟踪太阳位置两种方式。通过计算得出了特定纬度下当接收器表面倾角不同时,接收器全年接收的太阳辐射能分布;比较了不同纬度、不同安装倾角下固定式与跟踪式太阳能接收器的能量接受情况。结果表明采用跟踪装置可以改善太阳能的接收效果;接收器安装倾角对太阳能接收效果也有显著的影响。     

等离子体太阳电池的研究进展

 高效太阳电池是近年太阳电池产业发展的目标,等离子体太阳电池技术则是近年来研究的比较活跃的高效太阳电池技术之一。该文对等离子体太阳电池,从原理,材料到技术的最新研究进展做了比较全面的论述。等离子体太阳电池主要是利用贵金属纳米颗粒的表面等离子体效应增强太阳电池的光吸收。该技术既可以用在传统的硅电池上也可以用在薄膜电池上,尤其适用于作为薄膜电池的陷光结构,并且易于和传统的电池制造工艺相结合,有实现商业化的潜力。