基于模糊控制的太阳能智能追踪系统

发布时间：2020-06-06 17:48

【摘要】：本文研究了基于模糊控制的太阳能智能追踪系统。太阳能是一种新兴的可再生能源,为人类创造了一种新的生活形态,使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。未来太阳能的主要利用方式是太阳能发电,而光伏发电是其中重要的发电方式之一,但是太阳能板价格昂贵并且效率不高,阻碍了光伏发电产业的发展。并且由于光伏发电多采用固定安装模式,无法提高效率；而较成熟的采用机械追踪系统的光伏发电技术,受累积误差影响较大,通常采用光电追踪系统的光伏发电技术经常受天气干扰出现误操作。而且太阳能经过云层,周围环境漫反射等影响,接收太阳能的最佳倾斜角与太阳光线实际入射角相比,会有滞后角度,因此以往追踪太阳光线入射角度的追踪方式并不能达到最大效率。本文依托光电追踪技术,提出了将两种光电追踪技术相结合的追踪方式。根据实时的太阳能情况,研究接收太阳能的最佳倾斜角,此角度通常情况下要滞后于太阳光线入射角。在不同的太阳能资源条件下,采用不同的追踪模式,追求最大的发电效率。并且此系统消除了累积误差,降低了出现误操作的概率,从而减少太阳能板的使用数量,降低了成本。本文首先分析并确定了不同天气条件下,应分别采取的追踪模式。整个系统分为太阳能疏追踪系统和太阳能精密追踪系统两个子系统。然后,从整体设计入手,分别设计了疏追踪方式的硬件设计和软件设计,和精密追踪方式的硬件设计和软件方案设计,验证了两种方法的可行性。硬件设计包括信号采集器、信号处理电路、PLC控制系统、反馈模块、步进电机驱动模块；而软件部分设计了太阳能智能追踪系统的疏追踪软件体系和精密追踪软件体系,实现了各个硬件模块的功能,软件部分还包括光电检测数据的处理以及追踪机构的驱动控制。最后,设计了太阳能智能追踪系统的相关环节的实验。通过对实验数据的分析和总结,证明了模糊控制策略更加适用于本智能追踪系统,验证了运算电路和模糊控制的合理性。
【图文】：

３．４精密追踪检测传感器及电路设计逡逑３．４．１精密追踪检测传感器逡逑图３．５所示的装fI可Ｗ从宏观上检测出最佳倾斜角，，送只能给太阳能电池板指示方向，逡逑测量精度并不高，优点在于减少了太阳能板搜索光线的过程，并且不用回到初始位置等待逡逑太阳，可Ｗ迅速定位太阳的位置，减少误操作。图３．７则是太阳能电池板从微观上检测并逡逑追踪太阳。此系统用的是四象限光电探测器，其具有使用寿命长、灵敏度高、响应速度快、逡逑装置简单、成本低等优点，在定位控制系统中被广泛的应用。单个光电池能实现单象限点逡逑的定位，若采用四象限探测器将会实现一个平面内角度定位，最终实现一个物体在平面内逡逑的精确定位ｈ气当入射光斑落到光敏面的不同位置时，每个象限输出的电信号会不同，通逡逑过这些不同的电信号

逦＾逡逑心口６方逡逑＼＼邋９逦５逦％邋／邋／逡逑图３．７精密追踪装置示意图逡逑Ｆｉｇ．邋３．７邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邋ｔｒａｃｋｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑每一个光敏面对应于一个光电探测器，各个探测器的输出电流与此面的光通量成正比逡逑关系。光敏面结构图如图３．８所示。逡逑－－

本文编号：2700038