太阳能定点跟踪控制器的设计与节能的研究

发布时间：2020-04-18 04:49

【摘要】：面对日益严峻的能源和环境问题，太阳能以其取之不尽用之不竭，清洁无污染而受到世界各国普遍青睐。我国拥有的太阳能资源非常丰富，开发好太阳能对缓解我国的能源供应紧张有着重要的现实意义。 太阳能光利用技术是太阳能高效利用的关键因素之一，它不仅决定着太阳光的如何利用，也影响着相关材料寿命和装置的构造及成本。由于太阳光照射强度具有间歇性、波段性、不均匀性和时变性的特点，因而太阳光的吸收利用率相对较低。并且现今的太阳能装置大部分为固定式的，不能保证太阳光得到充分利用，造成资源浪费。 本文基于太阳光分频利用装置，设计了基于单片机的双轴伺服太阳能跟踪器，利用角度传感器采集的信号与开环的太阳位置算法跟踪形成闭环跟踪，并且加以光电传感器对太阳光强和太阳偏转进行检测，驱动步进电机使太阳能聚光分频设备始终与太阳光线垂直，最大限度地接收利用太阳光资源。同时针对户外有风环境，设计了一种二进制电压补偿方案，可以使电机选取较小的余量，同时达到节约能耗的目的。针对所设计的硬件结构，对系统的软件进行了设计，主要包括系统主程序，初始化模块，太阳位置算法模块，光电检测模块，驱动执行模块，电压补偿模块等。在实验室对所设计的软硬件进行了调试，基本满足跟踪要求。 虽然此聚光分频设备在跟踪控制系统下能基本实现对太阳位置的跟踪，但可靠性，跟踪的精度和速度都还有待提高。所以设计了一种参数自调整模糊PID控制系统，通过Simulink对太阳能定点跟踪控制系统的动态响应的进行仿真。结果表明：该智能控制方法调节精度较高、动态响应快、超调较小，，抗干扰能力强，为在工程应用中提供了理论依据，同时显示了智能控制方法在太阳光跟踪系统中的应用潜力。
【图文】：

空中的运行轨迹，准确计算太阳的相对高度角，方位角的变化的的意义，所以本章节通过对多种公式的对比，找到最优公式算法设计做好准备。太阳运行轨迹的理论基础绕太阳的公转运动形成了地球的四季更迭，地球自转又形成了地俩种运动又有其自身的规律，其中太阳光线的垂直照射位置又能地运动，地球的自转轴与公转运行的轨道面的法线成 23.45o，并转轴的始终指向天球的北极。在北半球除北极外，一年中只有春东，日落正西[25]。射点就是地心和日心的连线与地球球面的交点，这时的直射点的地时间中午 12 时为直射点所在经线的地方时。直射点的运动规律道，而后向北移动；夏至日太阳直北回归线，此后向南移动；秋然后向南移；冬至日，太阳直射南回归线上，此后开始向北移动 2.1。

遥望天空，环视四周所看到的假想不动，那么太阳似乎就在一个球面上自东为圆心，以无限远处为半径的球体称为地位，最简单快捷的方法是应用天球坐标系：赤道坐标系和地平坐标系。赤道 QQ'为基本圈，QQ'是由地心与地球的交点 Q 为原点的天球坐标系，PP'分别大圆都垂直于天赤道。显而易见，通过北半圆与天赤道也是垂直的。并且俩者相交于
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK513.4

【参考文献】

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本文编号：2631732