太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、目前人們對能源的需求不斷提高，因此人們越來越多的將注意力集中在能源安全與能源消耗方面。在此背景下，可再生能源的利用得到了廣泛關(guān)注。太陽能作為一種無污染的可再生能源之一，被認(rèn)為是最有前景的可再生能源。太陽能自20世紀(jì)70年代的第一次能源危機(jī)以來，在世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，在過去的幾十年里，它的發(fā)展比其他可再生能源更為迅速，被廣泛應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域。太陽能發(fā)電可以通過固定角度式和跟蹤式兩種系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。一些研究表明，相比于固定角度式系統(tǒng)，使用光

2、伏發(fā)電太陽能跟蹤系統(tǒng)可以回收利用約20％至50％的太陽能。已有研究證明，跟蹤系統(tǒng)顯著提高了每年的平均能源產(chǎn)量。但是鑒于現(xiàn)代技術(shù)的制約，光伏發(fā)電效率廣泛偏低，發(fā)電成本偏高，嚴(yán)重影響到光伏發(fā)電技術(shù)的普及，進(jìn)而有必要對提高發(fā)電效率方面進(jìn)行深入研究，以最大限度的利用太陽能。
　　本研究提出了一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)方案，研究比較了固定式和自動跟蹤式光伏電池板的發(fā)電效率。鑒于在陰天或多云天氣的條件下，超過90％的太陽能輻射可能擴(kuò)

3、散，跟蹤太陽可能是無效的，為提高靈活性，使系統(tǒng)適應(yīng)不同的天氣條件變化，本研究運(yùn)用一種混合跟蹤模式。即在晴天時(shí)采用光電跟蹤模式跟隨太陽的運(yùn)動，在陰雨多云天氣時(shí)則改為視日跟蹤模式。設(shè)計(jì)了一款以DSP做為自動跟蹤系統(tǒng)的控制核心、光敏電阻和四象限傳感器做為光電傳感器的雙軸自動跟蹤控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的傳動裝置采用減速型步進(jìn)電機(jī)，使設(shè)備始終正對太陽的方位，實(shí)現(xiàn)光伏電池板對太陽的跟蹤。最后考慮到大風(fēng)天氣對設(shè)備造成干擾使跟蹤精度降低，采用風(fēng)力傳感器進(jìn)行調(diào)整

4、，使光伏電池板穩(wěn)定運(yùn)行，有效避免了天氣對設(shè)備造成的不良影響。在完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的硬件和軟件分別進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對DSP進(jìn)行了引腳分配、外圍電路按照功能分為多個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析、步進(jìn)電機(jī)的選型與驅(qū)動電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)、風(fēng)速傳感器與溫度傳感器進(jìn)行了選擇分析。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，完成了對系統(tǒng)主程序和子程序的相關(guān)設(shè)計(jì)，完成了太陽位置的計(jì)算。最后通過對比分析固定式和自動跟蹤式光伏電池板的發(fā)電效率的實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果表明，