双轴式太阳能自动跟踪系统
发布时间：2021-03-20 09:47
能源短缺问题是未来世界难以避免的难题,不可再生的能源资源日益枯竭,可再生能源的发展势在必行。目前太阳能利用存在的最主要的问题是效率不高。在太阳能利用设备中,如果能量接收平面垂直于太阳入射光线,这样就可以在单位面积内收集更多的太阳能量。实践表明,相同条件下,有自动跟踪设备的光伏阵列要比固定式设备的发电量提高30%以上,本系统主要应用于太阳能发电方面太阳能跟踪,主要由机械部分、控制系统组成。机械部分主要是在水平方向和竖直方向进行太阳能跟踪的二维运动云台,其中包括机壳、传动方式的选择,内部结构设计等。通过传感模块的探测,控制器发出信号来驱动水平面步进电机,通过齿轮传动,实现太阳能水平方位的跟踪。同时竖直面内的步进电机驱动齿轮、蜗杆蜗轮实现太阳能电池板在垂直方向上下转动,通过步进电机联合动作实现对太阳能两个方向的跟踪。控制部分的设计主要包括光照强度、太阳位置传感模块,AD转换,单片机系统和步进电机部分。在研究分析几种主要跟踪模式的基础上,系统采用光电检测跟踪模式实现对太阳能的跟踪,并增加了光强传感器来确定是否启用跟踪系统。本文采用太阳能硅片电池作为光照强度检测的光敏元件,太阳方位角传感器光敏器...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：46 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 我国太阳能资源概况
1.1.3 太阳能的特点
1.2 课题研究的目的
1.3 研究课题的意义
1.3.1 新环保能源缓解危机
1.3.2 提高太阳能利用率
1.4 太阳能及其国内外利用现状
1.5 太阳能跟踪系统国内外的发展现状
1.6 研究内容
1.7 论文章节结构
1.8 本章小结
2 太阳运行规律及太阳能跟踪系统的研究
2.1 太阳运行规律的研究
2.1.1 地球围绕太阳运行规律的研究
2.1.2 太阳高度角、方位角的确定
2.2 太阳能跟踪系统的研究
2.2.1 太阳能时控跟踪系统
2.2.2 太阳运动轨迹跟踪系统
2.2.3 控放式太阳能跟踪装置
2.2.4 光电式太阳能跟踪系统
2.2.5 视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合
2.2.6 用于天文观测和气象台的太阳能跟踪装置
2.2.7 新型太阳自动跟踪装置
2.3 本章小结
3 太阳能跟踪装置总体设计
3.1 机械部分设计及跟踪方式的选择
3.1.1 机械部分设计方案
3.1.2 本文采用的跟踪方案
3.2 太阳光强、方位检测模块的设计
3.2.1 太阳光照强度检测模块
3.2.2 太阳方位传感器
3.2.3 太阳方位传感器原理
3.3 单片机及其外围电路
3.3.1 核心控制器的选择
3.3.2 模拟量转换电路
3.3.3 ATmega16单片机及外围电路连接
3.4 步进电动机及驱动电路
3.4.1 步进电动机介绍
3.4.2 步进电机的主要特性
3.4.3 步进电机的选择
3.4.4 驱动模块
3.5 系统流程图及部分程序
3.5.1 光电跟踪流程图
3.5.2 定时器控制
3.5.3 部分程序
3.6 本章小结
4 实验数据分析
4.1 太阳能跟踪与非跟踪的实验数据分析
4.2 太阳能跟踪与非跟踪太阳能接收量对比计算分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向聚光镜的太阳自动对准技术研究[J]. 刘巍,王志超,沈峘,王宗超,李芳培. 太阳能学报. 2010(06)
[2]基于ATmega8的双轴太阳跟踪器设计[J]. 肖玉华,熊和金. 电子设计工程. 2010(03)
[3]太阳跟踪装置的双模式控制系统[J]. 侯长来. 可再生能源. 2010(01)
[4]美国有关可再生能源和节能情况考察报告[J]. 周篁. 可再生能源. 2007(01)
[5]德国太阳能发电最多的国家[J]. 广西电力建设科技信息. 2006(04)
[6]日本的新能源开发及对我国的启示[J]. 吕春生. 现代日本经济. 2006(06)
[7]新型太阳能控制器的研制[J]. 张艳红,张崇巍,吕绍勤,张兴,林闽. 节能. 2006(02)
[8]太阳能利用与可持续发展[J]. 姚伟. 中国能源. 2005(02)
[9]太阳能——21世纪的能源[J]. 言惠. 上海大中型电机. 2004(04)
[10]太阳能利用新突破[J]. 徐机玲,蔡玉高. 瞭望新闻周刊. 2004(39)
硕士论文
[1]高倍聚光光伏自动跟踪系统的设计[D]. 黄茜.安徽理工大学 2012
[2]基于STM32的太阳跟踪控制系统的设计与研究[D]. 胖莹.燕山大学 2012
[3]基于dsPIC30F的移动式太阳能自动跟踪系统的设计[D]. 娄丽萍.天津大学 2012
[4]基于虚拟仪器的太阳能自动跟踪系统的研究与设计[D]. 张文青.南京理工大学 2011
[5]三峡库区水质在线监测系统结构控制技术研究[D]. 李宇航.重庆大学 2010
[6]高精度太阳跟踪传感器与控制器的研究[D]. 杨培环.武汉理工大学 2010
[7]PWM技术在电机驱动控制中的应用[D]. 刘伟.合肥工业大学 2009
[8]自动穿梭板行进系统设计及运动控制研究[D]. 占少民.哈尔滨工业大学 2009
[9]光伏发电自动跟踪系统的设计[D]. 张鹏飞.哈尔滨理工大学 2009
[10]太阳能镜面传动装置的优化设计及三维模型的建立[D]. 李金竹.东北大学 2008
本文编号：3090800
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：46 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 我国太阳能资源概况
1.1.3 太阳能的特点
1.2 课题研究的目的
1.3 研究课题的意义
1.3.1 新环保能源缓解危机
1.3.2 提高太阳能利用率
1.4 太阳能及其国内外利用现状
1.5 太阳能跟踪系统国内外的发展现状
1.6 研究内容
1.7 论文章节结构
1.8 本章小结
2 太阳运行规律及太阳能跟踪系统的研究
2.1 太阳运行规律的研究
2.1.1 地球围绕太阳运行规律的研究
2.1.2 太阳高度角、方位角的确定
2.2 太阳能跟踪系统的研究
2.2.1 太阳能时控跟踪系统
2.2.2 太阳运动轨迹跟踪系统
2.2.3 控放式太阳能跟踪装置
2.2.4 光电式太阳能跟踪系统
2.2.5 视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合
2.2.6 用于天文观测和气象台的太阳能跟踪装置
2.2.7 新型太阳自动跟踪装置
2.3 本章小结
3 太阳能跟踪装置总体设计
3.1 机械部分设计及跟踪方式的选择
3.1.1 机械部分设计方案
3.1.2 本文采用的跟踪方案
3.2 太阳光强、方位检测模块的设计
3.2.1 太阳光照强度检测模块
3.2.2 太阳方位传感器
3.2.3 太阳方位传感器原理
3.3 单片机及其外围电路
3.3.1 核心控制器的选择
3.3.2 模拟量转换电路
3.3.3 ATmega16单片机及外围电路连接
3.4 步进电动机及驱动电路
3.4.1 步进电动机介绍
3.4.2 步进电机的主要特性
3.4.3 步进电机的选择
3.4.4 驱动模块
3.5 系统流程图及部分程序
3.5.1 光电跟踪流程图
3.5.2 定时器控制
3.5.3 部分程序
3.6 本章小结
4 实验数据分析
4.1 太阳能跟踪与非跟踪的实验数据分析
4.2 太阳能跟踪与非跟踪太阳能接收量对比计算分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向聚光镜的太阳自动对准技术研究[J]. 刘巍,王志超,沈峘,王宗超,李芳培. 太阳能学报. 2010(06)
[2]基于ATmega8的双轴太阳跟踪器设计[J]. 肖玉华,熊和金. 电子设计工程. 2010(03)
[3]太阳跟踪装置的双模式控制系统[J]. 侯长来. 可再生能源. 2010(01)
[4]美国有关可再生能源和节能情况考察报告[J]. 周篁. 可再生能源. 2007(01)
[5]德国太阳能发电最多的国家[J]. 广西电力建设科技信息. 2006(04)
[6]日本的新能源开发及对我国的启示[J]. 吕春生. 现代日本经济. 2006(06)
[7]新型太阳能控制器的研制[J]. 张艳红,张崇巍,吕绍勤,张兴,林闽. 节能. 2006(02)
[8]太阳能利用与可持续发展[J]. 姚伟. 中国能源. 2005(02)
[9]太阳能——21世纪的能源[J]. 言惠. 上海大中型电机. 2004(04)
[10]太阳能利用新突破[J]. 徐机玲,蔡玉高. 瞭望新闻周刊. 2004(39)
硕士论文
[1]高倍聚光光伏自动跟踪系统的设计[D]. 黄茜.安徽理工大学 2012
[2]基于STM32的太阳跟踪控制系统的设计与研究[D]. 胖莹.燕山大学 2012
[3]基于dsPIC30F的移动式太阳能自动跟踪系统的设计[D]. 娄丽萍.天津大学 2012
[4]基于虚拟仪器的太阳能自动跟踪系统的研究与设计[D]. 张文青.南京理工大学 2011
[5]三峡库区水质在线监测系统结构控制技术研究[D]. 李宇航.重庆大学 2010
[6]高精度太阳跟踪传感器与控制器的研究[D]. 杨培环.武汉理工大学 2010
[7]PWM技术在电机驱动控制中的应用[D]. 刘伟.合肥工业大学 2009
[8]自动穿梭板行进系统设计及运动控制研究[D]. 占少民.哈尔滨工业大学 2009
[9]光伏发电自动跟踪系统的设计[D]. 张鹏飞.哈尔滨理工大学 2009
[10]太阳能镜面传动装置的优化设计及三维模型的建立[D]. 李金竹.东北大学 2008
本文编号：3090800
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