雙軸式太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究.pdf

1、太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)是開發(fā)并有效利用太陽能資源不可或缺的重要的組成部分，目前使用的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率非常低，實(shí)驗(yàn)室約為24％，產(chǎn)業(yè)化約為15%。理論分析表明：在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，在相同條件下，跟蹤式系統(tǒng)的能量接收率比非跟蹤式系統(tǒng)的接收率提高37.7%。因此，為了提高太陽能利用率，本文研究設(shè)計(jì)了一種以 AVR單片機(jī)為控制核心的雙軸式太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。
　　在對國內(nèi)外各種太陽跟蹤裝置的原理進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種光電檢測跟蹤

2、和太陽方位-高度角跟蹤相結(jié)合的雙軸式太陽跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)通過讀取GPS時(shí)間信息，判斷白天和黑夜。根據(jù)天氣狀況選擇跟蹤模式，晴天時(shí)，系統(tǒng)采用光電檢測跟蹤；陰天時(shí)，系統(tǒng)處于暫停等待狀態(tài)，不盲目跟蹤；陰天變?yōu)榍缣焖查g系統(tǒng)選擇太陽方位-高度角跟蹤模式，調(diào)整到位之后則進(jìn)入光電檢測跟蹤模式。通過AVR單片機(jī)計(jì)算輸出步進(jìn)脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對太陽軌跡的自動(dòng)跟蹤，使之與太陽能電池板組合之后太陽能電池板表面始終對準(zhǔn)太陽。當(dāng)遇到破壞性大風(fēng)天氣時(shí)，通

3、過風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測，使系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)太陽能電池板轉(zhuǎn)到最佳傾斜角度，之后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了更好的管理系統(tǒng)，采集模塊采集太陽能電池的參數(shù)和傳感器檢測的數(shù)據(jù)以無線通信方式發(fā)送到PC機(jī)上顯示。本文在ICC AVR軟件開發(fā)環(huán)境下完成了系統(tǒng)的主程序模塊、光電檢測跟蹤模塊、太陽方位-高度角計(jì)算模塊、ATmega64L單片機(jī)讀取GPS數(shù)據(jù)信息模塊、步進(jìn)電機(jī)脈沖計(jì)算模塊、無線通信模塊以及其他相關(guān)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)。
　　本系統(tǒng)的硬件選型和配置，核心控制

4、芯片選用AVR單片機(jī)ATmega64L，設(shè)計(jì)了ATmega64L的外圍硬件電路，并對各部分的原理做出了詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)選用兩個(gè)脈沖分配器PMM8713和一個(gè)功率放大器ULN2803組成兩臺步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路；無線收發(fā)芯片選用Nanotron公司的基于IEEE802.15.4a通信協(xié)議的NA1TR8，該芯片和CDDL1804、150Ω:50Ω平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器Balun、帶通濾波器BPF組成無線收發(fā)模塊；GPS模塊選用GS-15B，風(fēng)速風(fēng)