太阳能充电桩光伏自动跟踪系统的研发
发布时间：2021-08-30 07:37
汽车充电桩对于电动汽车的发展至关重要,目前大多数充电桩使用电网供电,电能通常由传统燃料燃烧所得,不符合电动汽车节能环保的初衷。因此对于太阳能充电桩的研究越来越多,其中大都通过跟踪太阳来提高光伏板阳光采集效率。本文在分析了国内外相关研究的基础上结合了物联网技术、光电跟踪技术、光伏充电技术以及MPPT算法,研发了一种适用于太阳能充电桩的光伏自动跟踪系统。本系统主要由光强测量模块、控制终端、光伏充电模块、通信模块以及云端监控系统组成。通信模块分为本地通信和远程通信,本地通信使用Zigbee技术完成光强测量模块与光伏充电模块向控制终端传递数据的功能,终端根据接收到的跟踪数据控制电机进行光伏板角度调整;远程通信通过4G网络实现控制终端与云端监控系统的数据交互,监控系统负责完成信息监控、数据存储和远程控制等工作。本文在研究了常见光电检测模块后研制了一种检测阳光照射方向与光伏板垂直方向偏离角的光强测量模块。通过不同距离排列的多组光敏电阻阵列检测阳光的偏转角度,实现了对太阳位置的准确跟踪,提升了光伏板的阳光采集效率。针对光伏电池输出特性受环境影响较大,增加输出电压无法确保提高输出功率的问题。本研究创新...
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网层次结构
浙江科技学院硕士学位论文第2章系统总体方案设计9点的某一时刻，通过由太阳运动规律得出的角度算法可以计算得出该时刻的太阳高度角和方位角，以此表示阳光的入射角度[36-37]。为了准确描述太阳相对地球的所在位置，天文学中通常使用天球坐标系表示天体与地球的相对位置。图2-2地平坐标系如上图2-2所示为天球坐标系中用于表示一天内太阳相对于地面的高度角与方位角的地平坐标系。图中以假想情况例举早上8点和下午13点的高度角与方位角情况。地平圈即观测者所在地平面无限延展后与天球（以地球质心为中心，任意长为半径的用于描述天体相对地球位置的假想球体）相交后的一个平面圆；从观测者位置作与地平圈垂直的直线，能得到该直线与天球的两个交点，位于地平圈以上的称为天顶（即Z点），位于地平圈以下的称为天底（即Z点）。在地平坐标系中，以地平圈中心点为圆点，通过Z和Z两点可以做无数的圆，这些圆称为地平经圈，图中也称方位圈；以Z、Z连线上的点为圆心作平行于地平圈的圆称为地平纬圈，图中也称高度圈，同一高度圈上各点的太阳高度角相等。将太阳当作一点与地平圈的圆心相连所得连线与地平圈的夹角就是太阳高度角，即图中假想时间8:00时的角θ1和13:00时的角θ2。地平经圈中经过N、S两点的圆也称为子午圈，以N点为中心的半圈称为子圈，以S点为中心的半圈称为午圈。子圈是计算太阳方位角时的起始面，在起始面上时方位角为0°，按顺时针方向旋转，各地平经圈的方位角逐渐增大直至360°。因此图中υ1为8:00
浙江科技学院硕士学位论文第2章系统总体方案设计10时的太阳方位角，13:00时的方位角则为360°-υ2。（1）太阳高度角θ的计算公式[38]：coscoscossinsinsin（式2-1）如式2-1所示，σ表示该地区纬度，δ表示赤纬角，ω表示太阳时角。（2）太阳方位角υ的计算公式：coscossinsinsincos（式2-2）cossincossin（式2-3）式2-2与式2-3均可用于计算太阳方位角。（3）太阳时角ω与赤纬角δ的计算图2-3时角坐标系如上图2-3所示为天球坐标系中常用于表示太阳时角与赤纬角的时角坐标系。主要由子午圈与天赤道平面组成，天赤道即地球上赤道平面无限向外延展后与天球相交得到的圆平面[39-40]。太阳时角ω为太阳投影在天赤道上的点与圆心点O相连所得连线与线OQ的夹角。赤纬角δ为太阳与天赤道平面圆心之间的连线与天赤道平面的夹角。由于地球自转一周360°为24小时，因此以正午12时太阳时角ω为0°，每相隔一小时就变化15°，上午为递减，下午为递增[41]。因此太阳时角计算公式为：15)12(tH（式2-4）但是由于人们平时采用的是时区划分后的地方时，与真实检测太阳方位地点
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种变步长扰动观察法在光伏MPPT中的应用[J]. 张光明,刘毅力,马龙涛,叶炳均. 西安工程大学学报. 2019(04)
[2]复杂多峰情况下光伏电池建模与仿真[J]. 傅文珍,熊远生. 嘉兴学院学报. 2019(06)
[3]抽水蓄能机组数字双胞胎(运维检修)研究及实施[J]. 华应强,王启发. 黑龙江水利科技. 2019(06)
[4]基于等效燃油消耗最小算法的并联式混合动力卡车控制策略[J]. 张静,于浩. 科学技术与工程. 2019(18)
[5]基于MySQL数据库的索引优化研究[J]. 郭冰. 信息与电脑(理论版). 2019(12)
[6]校准式太阳能跟踪控制系统设计[J]. 张卉,朱武,宋思远,邓安全. 实验室研究与探索. 2019(04)
[7]基于改进型变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制[J]. 夏一峰,许健伟,朱金荣. 电气技术. 2019(03)
[8]Modbus TCP的安全机制研究与实现[J]. 罗旋,李永忠. 信息技术. 2019(01)
[9]基于TCP协议的Android模拟器间通信在教学中的应用研究[J]. 许姗姗. 长春师范大学学报. 2018(12)
[10]基于STM32的智能指纹考勤管理系统[J]. 黄漫,张益飞,李刚. 电子制作. 2018(21)
博士论文
[1]光伏跟踪系统智能控制方法的研究[D]. 徐晓冰.合肥工业大学 2010
[2]反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究[D]. 江守利.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于无线传感网络的定日镜控制系统研究[D]. 李明宇.西安理工大学 2019
[2]ZigBee路由算法研究及路灯智能照明系统应用[D]. 胡世界.南昌航空大学 2019
[3]蓄电池光伏充电控制装置设计[D]. 孙士达.东北农业大学 2019
[4]基于DSP的电动汽车充电桩充电系统的研究与实现[D]. 万煜堃.安徽理工大学 2018
[5]太阳能电动汽车充电站监控系统研究[D]. 张国栋.山东理工大学 2018
[6]槽式太阳能精准自动追光系统的设计与实现[D]. 魏建新.湖南大学 2017
[7]基于Arduino的太阳跟踪器研究设计[D]. 李相俊.西南交通大学 2017
[8]基于Modbus的数控系统监控功能设计与实现[D]. 侯远.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2017
[9]面向光源角度传感器的智能检测仪器设计及应用[D]. 张文霞.杭州电子科技大学 2017
[10]面向IDC的动环监控系统设计与实现研究[D]. 周晋德.北京邮电大学 2017
本文编号：3372364
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网层次结构
浙江科技学院硕士学位论文第2章系统总体方案设计9点的某一时刻，通过由太阳运动规律得出的角度算法可以计算得出该时刻的太阳高度角和方位角，以此表示阳光的入射角度[36-37]。为了准确描述太阳相对地球的所在位置，天文学中通常使用天球坐标系表示天体与地球的相对位置。图2-2地平坐标系如上图2-2所示为天球坐标系中用于表示一天内太阳相对于地面的高度角与方位角的地平坐标系。图中以假想情况例举早上8点和下午13点的高度角与方位角情况。地平圈即观测者所在地平面无限延展后与天球（以地球质心为中心，任意长为半径的用于描述天体相对地球位置的假想球体）相交后的一个平面圆；从观测者位置作与地平圈垂直的直线，能得到该直线与天球的两个交点，位于地平圈以上的称为天顶（即Z点），位于地平圈以下的称为天底（即Z点）。在地平坐标系中，以地平圈中心点为圆点，通过Z和Z两点可以做无数的圆，这些圆称为地平经圈，图中也称方位圈；以Z、Z连线上的点为圆心作平行于地平圈的圆称为地平纬圈，图中也称高度圈，同一高度圈上各点的太阳高度角相等。将太阳当作一点与地平圈的圆心相连所得连线与地平圈的夹角就是太阳高度角，即图中假想时间8:00时的角θ1和13:00时的角θ2。地平经圈中经过N、S两点的圆也称为子午圈，以N点为中心的半圈称为子圈，以S点为中心的半圈称为午圈。子圈是计算太阳方位角时的起始面，在起始面上时方位角为0°，按顺时针方向旋转，各地平经圈的方位角逐渐增大直至360°。因此图中υ1为8:00
浙江科技学院硕士学位论文第2章系统总体方案设计10时的太阳方位角，13:00时的方位角则为360°-υ2。（1）太阳高度角θ的计算公式[38]：coscoscossinsinsin（式2-1）如式2-1所示，σ表示该地区纬度，δ表示赤纬角，ω表示太阳时角。（2）太阳方位角υ的计算公式：coscossinsinsincos（式2-2）cossincossin（式2-3）式2-2与式2-3均可用于计算太阳方位角。（3）太阳时角ω与赤纬角δ的计算图2-3时角坐标系如上图2-3所示为天球坐标系中常用于表示太阳时角与赤纬角的时角坐标系。主要由子午圈与天赤道平面组成，天赤道即地球上赤道平面无限向外延展后与天球相交得到的圆平面[39-40]。太阳时角ω为太阳投影在天赤道上的点与圆心点O相连所得连线与线OQ的夹角。赤纬角δ为太阳与天赤道平面圆心之间的连线与天赤道平面的夹角。由于地球自转一周360°为24小时，因此以正午12时太阳时角ω为0°，每相隔一小时就变化15°，上午为递减，下午为递增[41]。因此太阳时角计算公式为：15)12(tH（式2-4）但是由于人们平时采用的是时区划分后的地方时，与真实检测太阳方位地点
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种变步长扰动观察法在光伏MPPT中的应用[J]. 张光明,刘毅力,马龙涛,叶炳均. 西安工程大学学报. 2019(04)
[2]复杂多峰情况下光伏电池建模与仿真[J]. 傅文珍,熊远生. 嘉兴学院学报. 2019(06)
[3]抽水蓄能机组数字双胞胎(运维检修)研究及实施[J]. 华应强,王启发. 黑龙江水利科技. 2019(06)
[4]基于等效燃油消耗最小算法的并联式混合动力卡车控制策略[J]. 张静,于浩. 科学技术与工程. 2019(18)
[5]基于MySQL数据库的索引优化研究[J]. 郭冰. 信息与电脑(理论版). 2019(12)
[6]校准式太阳能跟踪控制系统设计[J]. 张卉,朱武,宋思远,邓安全. 实验室研究与探索. 2019(04)
[7]基于改进型变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制[J]. 夏一峰,许健伟,朱金荣. 电气技术. 2019(03)
[8]Modbus TCP的安全机制研究与实现[J]. 罗旋,李永忠. 信息技术. 2019(01)
[9]基于TCP协议的Android模拟器间通信在教学中的应用研究[J]. 许姗姗. 长春师范大学学报. 2018(12)
[10]基于STM32的智能指纹考勤管理系统[J]. 黄漫,张益飞,李刚. 电子制作. 2018(21)
博士论文
[1]光伏跟踪系统智能控制方法的研究[D]. 徐晓冰.合肥工业大学 2010
[2]反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究[D]. 江守利.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于无线传感网络的定日镜控制系统研究[D]. 李明宇.西安理工大学 2019
[2]ZigBee路由算法研究及路灯智能照明系统应用[D]. 胡世界.南昌航空大学 2019
[3]蓄电池光伏充电控制装置设计[D]. 孙士达.东北农业大学 2019
[4]基于DSP的电动汽车充电桩充电系统的研究与实现[D]. 万煜堃.安徽理工大学 2018
[5]太阳能电动汽车充电站监控系统研究[D]. 张国栋.山东理工大学 2018
[6]槽式太阳能精准自动追光系统的设计与实现[D]. 魏建新.湖南大学 2017
[7]基于Arduino的太阳跟踪器研究设计[D]. 李相俊.西南交通大学 2017
[8]基于Modbus的数控系统监控功能设计与实现[D]. 侯远.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2017
[9]面向光源角度传感器的智能检测仪器设计及应用[D]. 张文霞.杭州电子科技大学 2017
[10]面向IDC的动环监控系统设计与实现研究[D]. 周晋德.北京邮电大学 2017
本文编号：3372364
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