立柱式双轴全自动太阳能光伏跟踪控制系统的研究

发布时间：2020-10-11 11:22

　　随着世界经济的飞速发展,各国对能源的消耗与日俱增,可开采的化石能源短缺以及燃烧造成的环境污染问题已经成为人类社会面临的严重挑战,因此,如何充分的利用太阳能这种清洁环保的可再生能源对于缓解我国目前的能源危机和环境污染等问题具有重要的意义。太阳能有着储量巨大、清洁环保、分布广泛、可以再生的优势,但是太阳能利用过程中存在着能量密度低、易受环境影响、转换效率普遍低下等缺点,严重制约了光伏发电的应用普及。采用太阳能自动跟踪系统可以大大提高太阳能的转换效率,本文采用太阳能双轴跟踪模式,自动控制跟踪装置使接收太阳光的平面垂直太阳光的入射角度,从而提高太阳能发电效率的控制系统。在分析和整理国内外太阳能跟踪器发展现状的基础上,本文设计了一种基于视日运行轨迹的光电池太阳光跟踪装置,该装置以单片机为核心,采用视日运行轨迹跟踪的方式,完成信号采集及处理的立柱式双轴太阳光跟踪装置。本论文设计了一套立柱式双轴太阳能跟踪系统,该系统是由双轴跟踪装置和双轴跟踪控制系统所组成,该双轴跟踪装置可实现对太阳方位角和高度角的跟踪,在正常情况下,采用视日运行轨迹跟踪方式,阴天采取不跟踪的方式进行收集太阳能。针对控制系统要求,提出基于龙格一库塔法的PID控制算法,通过对太阳运行轨迹的分析研究,推导出地平坐标系下的双轴跟踪算法。由此,依据数值计算软件matlab绘制出了一年中四个季节的高度角和方位角曲线,经过研究和试验分析,证明了太阳跟踪算法的准确性。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK513.4
【部分图文】：

光伏,支架结构

(c) (d)1.2 国内外研究现状从 1962 年开始在智利玛利亚大学（UTFSM）由 Finster 建立了第一个太阳能跟踪器[17]，后来又附加了电子控制的自动跟踪装置去定位热量计[18]，由 Maldonado[19]建立了用计算机程序控制的系统，后来附加了瑞士的 INTRA 模块，这代表了同时融合了光电控制和微处理控制的优点，能够提供比较精确的控制精度[20]，同时代表着一种新型的太阳光跟踪系统。印度人在 1991 年设计了一种单轴跟踪太阳的跟踪装置，它是将高度角固定在某一恒定的倾斜角而方位角按照固定时间控制来实现对太阳方位角度的跟踪[21]。这种跟踪方法是用设定时间来完成对太阳方位角度的跟踪，与其装置所处的地理位置和所处的环境没有直图 1-1 常见光伏支架结构图Fig.1-1 Common Photovoltaic Stent Structure(a)固定式光伏支架（b）双轴光伏跟踪支架(a) Fixed photovoltaic stent （b）Double axis PV tracking stent（c）斜单轴光伏跟踪支架（d）平单轴光伏跟踪支架(c) Oblique single-axis tracking PV stent (d) Flat single-axis tracking PV stent

控制模块,支架结构,跟踪系统,双轴