一种侧拉式太阳能跟踪器的研究与设计

发布时间：2020-05-25 01:55

【摘要】：太阳能取之不尽用之不竭,是被世界公认的理想的清洁能源。太阳能的利用已经成为研究的热点。目前,制约太阳能光伏发电的主要因素是光电转换成本高,发电量波动大,不适合于远距离输送。采用自动跟综系统可以延长太阳能发电时间,增加发电量,一定程度上降低发电量的波动,降低太阳能发电成本。为了促进自动跟日技术研究,推动太阳能发电技术的快速发展,本文根据许启明导师的发明专利,结合了跟踪器的机械原理和控制原理,在有关机械、控制工程师的配合下,研究了基于单片机控制的全新概念太阳能跟踪器。在研究了近年来国内外在自动跟日技术和自动跟日系统领域的主要研究成果,技术特征和应用状况的基础上,讨论了一种全新机械设计理念,基于单片机控制的单轴跟踪器。跟踪控制器采用MSP430作为控制芯片,光敏检测装置校正跟踪误差。该跟踪器的主要优点在于结构简单、成本低廉、稳定性好、抗风暴能力强、跟踪能耗低、控制程序简单、精度高等特点。本文主要工作如下: (1)研究了太阳能利用跟踪技术的主要成果,分析主动式跟踪和被动式跟踪,单轴跟踪和双轴跟踪各自的优缺点和适用场合,确定了本跟踪器设计的方案。 (2)讨论了太阳能跟踪器的机械结构,该结构具有一个自由度,东西方向跟踪太阳转动,南北方向固定角度放置。该机械结构的运动由一个步进电机驱动,完成对太阳的跟踪。 (3)讨论了太阳能跟踪控制系统的硬件系统。硬件系统主要由单片机控制单元、电源单元、光电检测单元、电机驱动、和键盘及信号采集等部分组成,完成整个电路的控制和驱动。 (4)完成了太阳能跟踪控制系统的软件设计。根据各软件功能模块设计相应的软件。主要功能模块为:信号采集模块、步进电机模块以及其他相关功能的模块设计。运用中天定位,使程序控制简化、方便,有利于提高跟踪精度。 (5)对太阳能跟踪系统的控制系统进行了性能测试并进行了经济性分析。
【图文】：

赤道坐标

第 2 章太阳能光伏发电跟踪原理发电跟踪原理相对运动原理，太阳相对于地球自东向西周而复始地运动。要位置，，最方便的方法是采用天球坐标，常用的天球坐标有赤道9]。坐标系1 所示赤道坐标，赤道坐标系是以天赤道 QQ′为基本圈，以天原点的天球坐标系，PP′分别为北天极和南天极。通过 PP′的道。显然，通过 P 和球面上的太阳（S）的半圆垂直于天赤道在赤道坐标系中，太阳位置由时角和赤纬角两个坐标决定。

地平坐标

图 2.2 地平坐标Fig 2.2 horizontal coordinates球上各处的位置不同，因而各处的高度角和方位角也不同θZ，天顶角就是太阳光线OP与地平面发现QP之间的夹角as就是太阳光线OP与其在地平面上投影线Pg之间的夹角。与天顶角的关系为[7]：+ a=90°zsθ γs指太阳光线在地平面上投影和地平面上正南方向线之间的线的水平投影偏离正南方向的角度，取正南方向为起始点针方向）为正，向东为负。、天顶角和纬度、赤纬角及时角的关系为：sinacosθ sin sinδcos cosδcosωsz= =+
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513.4

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