太阳位置偏差检测器的设计

发布时间：2017-08-27 06:32

  本文关键词：太阳位置偏差检测器的设计

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【摘要】：在聚光光伏发电系统中,太阳偏差位置的精确性是影响发电系统效率的重要因素。所以,研制高精度的太阳位置偏差检测器对提高聚光光伏发电系统的发电效率具有重要的意义。本文针对目前使用的光敏电阻式太阳位置偏差检测器检测精度低、无法连续检测、可靠性差的问题,设计了一种新型太阳位置偏差检测器。本文主要研究工作如下：1、分析了光敏电阻式检测器和图像传感器式检测器的优缺点,依据设计要求,最终将检测器的类型选择为图像传感器式,并提出了检测器的设计方案。2、根据检测器的设计要求和指标,选择了合适的处理器、图像传感器和数据输出端口等硬件,完成了检测器的硬件平台搭建。3、比较了多种灰度化、二值化、边缘提取及圆质心提取算法,根据设计要求,选择并设计了适合该检测器的图像处理算法。设计了检测器的实时图像采集、图像显示及串口设置程序,最终完成了检测器的软件平台设计。4、搭建了检测器的实验平台,并对检测器进行了调试,完成了多次检测实验。通过对实验数据的分析表明：该检测器的检测精度为0.05°,而光敏电阻式检测器的检测精度为0.1°,这表明在检测精度方面,该检测器高于光敏电阻式检测器。该检测器可以实现对太阳偏差位置的连续检测,而光敏电阻式检测器却无法实现连续检测。除此以外,检测器还具有不会受到杂光影响的优点。综上所述,相比光敏电阻式太阳位置偏差检测器,本文设计完成了的新型太阳位置偏差检测器具有可靠性好、检测精度高、可连续检测优点,可以为聚光光伏发电系统实时的提供更准确的偏差角数据,从而提高系统的发电效率。
【关键词】：聚光光伏发电 偏差检测 CMOS图像传感器 QS-GYE9
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TP391.41
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 太阳能的利用9
• 1.2 课题研究的意义9-10
• 1.3 国内外太阳跟踪系统的研究现状10-11
• 1.3.1 太阳跟踪系统的发展现状及趋势10-11
• 1.3.2 跟踪系统中的太阳位置偏差检测器11
• 1.3.3 太阳位置偏差检测器的现状11
• 1.4 课题研究内容11-12
• 1.5 内容安排12-13
• 第二章 检测器硬件平台的设计13-21
• 2.1 检测器的设计要求13
• 2.2 检测器的类型选择13-14
• 2.3 检测器的设计方案14
• 2.4 检测器的硬件选型14-19
• 2.4.1 微处理器的选择14-16
• 2.4.2 图像传感器种类的选择16-17
• 2.4.3 图像传感器和镜头的选择17-19
• 2.4.4 数据输出端口的选择19
• 2.5 本章小节19-21
• 第三章 嵌入式操作系统的选择和移植21-27
• 3.1 嵌入式操作系统的选择21
• 3.2 嵌入式Linux操作系统的移植21-26
• 3.2.1 搭建开发环境21-22
• 3.2.2 引导加载程序的移植22-23
• 3.2.3 Linux内核裁剪与移植23-25
• 3.2.4 根文件系统的制作25-26
• 3.3 本章小节26-27
• 第四章 检测器应用程序的设计27-49
• 4.1 检测器应用程序的总体设计27-28
• 4.2 实时图像采集程序的设计28-29
• 4.2.1 V4L简介28
• 4.2.2 实时图像采集程序28-29
• 4.3 图像处理程序的设计29-42
• 4.3.1 取出含有采集数据的帧缓冲区30
• 4.3.2 图像数据格式转换30-31
• 4.3.3 图像灰度化31
• 4.3.4 图像二值化31-33
• 4.3.5 图像边缘检测33-38
• 4.3.6 常见的圆质心提取算法38-41
• 4.3.7 圆质心提取算法的比较41-42
• 4.4 偏差角的计算与输出42-44
• 4.4.1 偏差角的计算42-43
• 4.4.2 偏差角的输出43-44
• 4.5 图像显示程序的设计44-48
• 4.5.1 显示器选择44-45
• 4.5.2 嵌入式图形用户界面45-46
• 4.5.3 设计图形用户界面46-48
• 4.5.4 图像显示程序48
• 4.6 本章小节48-49
• 第五章 实验与分析49-55
• 5.1 实验平台的搭建49-50
• 5.2 实验方法50-51
• 5.3 实验数据51-53
• 5.4 误差分析53
• 5.5 本章小节53-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 攻读学位期间发表的学术论文目录63

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本文编号：744849