全方位太阳能跟踪系统设计与实现
发布时间：2022-02-05 05:02
当今时代,随着化石能源的日趋枯竭,人类社会的能源危机问题日益凸显。与此同时,大量使用化石能源所造成的诸多环境问题也时刻困扰着人们。太阳能作为一种可再生能源,其开发和使用过程中不会对环境造成污染,因而受到了世界各国的重视和关注。太阳能自身具有能量的分散性及间歇性,使得太阳能的开发利用存在瓶颈。基于此,本文进行了太阳能跟踪系统的研究。相关研究表明,太阳能跟踪系统能够使太阳能采集效率提高30%～40%。本文在深入研究传统跟踪系统实现方案的基础上,设计开发一种以FPGA为核心控制器的太阳能跟踪系统。本课题设计的太阳能跟踪系统以Altera公司EPIC12Q240C8芯片为核心控制器,以S066A型四象限光电探测器作为感光元件,并配以时钟、加速度计、地磁、GPS等外围测量装置,完成了跟踪系统的测量和控制。本文将光电跟踪方式及轨迹跟踪方式相结合,并设计了数据处理算法,该算法能够提高跟踪系统跟踪精度且具有较好的抗干扰能力。本文的主要工作有:（1）给出了本课题系统的总体方案设计。进行了跟踪系统控制器、测量机构、执行机构的设计及实现,其具体内容为:FPGA核心控制器设计;外围测量元件设计,包括光电检测电...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２我国太阳能资源分布示意图??我国光伏产业发展起步较早，早在１９５８年，我国自主完成了硅单晶体的研发工作
哈尔滨工程大学硕士学位论文阳能跟踪系统研究现状??系统能够明显地提高太阳能的采集效率，且其科研及设内外在该方面进行了较多研究［１５］。香港建筑大学的ＳＣＭＨ太阳能跟踪系统和固定系统的太阳能接收效率进行了对使太阳能接收效率提高了?３７．７％。可见，跟踪系统能够集效率，从长远来看降低了太阳能发电成本［１６］。图１．３中两种系统的采集光强对比。??５０〇■比值：１－２９?？?鹏光强曲线??
２）轨迹追踪式跟踪系统??近年来，随着计算机和嵌入式系统技术的发展，微型计算机和嵌入式系统也广用到太阳能跟踪系统中［１９］。轨迹追踪式跟踪系统即是运用微型计算机或嵌入式系跟踪系统的控制环节，控制执行机构进行太阳追踪［２（）］［２１］。轨迹追踪式太阳能跟踪典型的机电一体化设备，其内部计算机通过获取当前时间、经纬度等信息计算出当的姿态信息，再对跟踪系统加以控制，达到太阳跟踪的目的。轨迹追踪方式以其度高、自动化程度高的优点逐渐成为太阳能跟踪系统的主流设计方式。??轨迹追踪式跟踪系统按转动轴数目可以分为单轴跟踪和两轴跟踪两种［２２］［２３］。单轴统有如下三种形式［２４］：①跟踪系统转轴倾斜安装，安装倾斜度为经计算得到的接最大角度；跟踪过程中，太阳能收集装置以地球自转角速度进行旋转，而旋转方球自转角速度相反以完成跟踪过程；②跟踪系统转轴东西水平安装，不同时刻调系统俯仰角度进行追踪；③跟踪系统转轴南北向布置，于东西向调整姿态追踪太向单轴跟踪系统及极轴式单轴跟踪系统如图１．４所示，东西向单轴跟踪系统与南轴跟踪系统类似。单轴式跟踪系统具有结构简单、控制方便的优点，但单轴跟踪踪太阳时，只有在正午才能保证太阳光线与太阳能电池板垂直，能量收集效率较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁阻传感器与加速度计复合的姿态角检测技术[J]. 唐玉发,张合,刘建敬. 传感器与微系统. 2013(01)
[2]太阳能自动跟踪系统中角度求解改进方法[J]. 周俊平. 制造业自动化. 2012(21)
[3]光电式太阳光跟踪传感器的应用[J]. 田丰,孙丽妍. 北京石油化工学院学报. 2012(02)
[4]一种共享存储器的FPGA配置电路设计[J]. 马英矫,马瑛蓬,徐亮. 中北大学学报(自然科学版). 2012(03)
[5]基于步进电机的太阳自动跟踪系统的研究[J]. 马正华,孔丹,徐守坤. 电气传动. 2012(03)
[6]能源冲击与中国经济波动——基于动态随机一般均衡模型的分析[J]. 魏巍贤,高中元,彭翔宇. 金融研究. 2012(01)
[7]中国太阳能光伏发电产业的现状、问题及对策分析[J]. 张保民. 中国高新技术企业. 2011(36)
[8]太阳跟踪装置及其应用[J]. 刘庆才,沈辉. 广东电力. 2011(11)
[9]赤道式望远镜指向精度分析[J]. 王志臣,王志,赵勇志. 长春理工大学学报(自然科学版). 2011(01)
[10]标准CMOS工艺光电二级管及光标签的研制[J]. 魏琪,张春. 半导体技术. 2011(02)
硕士论文
[1]基于改进Z源逆变器的光伏并网发电系统的设计[D]. 刘文安.天津大学 2012
[2]基于STC12C5A32S2的太阳能跟踪控制器的研究[D]. 李健.南京理工大学 2012
[3]基于地磁异常检测的地震预警系统设计[D]. 王刘非.合肥工业大学 2012
[4]基于ARM的太阳自动跟踪系统设计[D]. 周棋.湖南大学 2011
[5]太阳能光电技术在建筑节能中的应用研究[D]. 侯岱.河南师范大学 2011
[6]光伏发电系统中的最大功率跟踪研究及实现[D]. 李丹萍.扬州大学 2011
[7]基于IIC总线的温度补偿晶体振荡器数字控制逻辑设计[D]. 雍文.华中科技大学 2010
[8]以太网接入控制系统设计与验证[D]. 刘广开.北京交通大学 2009
[9]GPS/DR车载组合导航定位系统研究[D]. 岳海波.南京理工大学 2009
[10]高速实时信号处理系统的FPGA软件设计与实现[D]. 曾金.北京工业大学 2009
本文编号：3614611
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２我国太阳能资源分布示意图??我国光伏产业发展起步较早，早在１９５８年，我国自主完成了硅单晶体的研发工作
哈尔滨工程大学硕士学位论文阳能跟踪系统研究现状??系统能够明显地提高太阳能的采集效率，且其科研及设内外在该方面进行了较多研究［１５］。香港建筑大学的ＳＣＭＨ太阳能跟踪系统和固定系统的太阳能接收效率进行了对使太阳能接收效率提高了?３７．７％。可见，跟踪系统能够集效率，从长远来看降低了太阳能发电成本［１６］。图１．３中两种系统的采集光强对比。??５０〇■比值：１－２９?？?鹏光强曲线??
２）轨迹追踪式跟踪系统??近年来，随着计算机和嵌入式系统技术的发展，微型计算机和嵌入式系统也广用到太阳能跟踪系统中［１９］。轨迹追踪式跟踪系统即是运用微型计算机或嵌入式系跟踪系统的控制环节，控制执行机构进行太阳追踪［２（）］［２１］。轨迹追踪式太阳能跟踪典型的机电一体化设备，其内部计算机通过获取当前时间、经纬度等信息计算出当的姿态信息，再对跟踪系统加以控制，达到太阳跟踪的目的。轨迹追踪方式以其度高、自动化程度高的优点逐渐成为太阳能跟踪系统的主流设计方式。??轨迹追踪式跟踪系统按转动轴数目可以分为单轴跟踪和两轴跟踪两种［２２］［２３］。单轴统有如下三种形式［２４］：①跟踪系统转轴倾斜安装，安装倾斜度为经计算得到的接最大角度；跟踪过程中，太阳能收集装置以地球自转角速度进行旋转，而旋转方球自转角速度相反以完成跟踪过程；②跟踪系统转轴东西水平安装，不同时刻调系统俯仰角度进行追踪；③跟踪系统转轴南北向布置，于东西向调整姿态追踪太向单轴跟踪系统及极轴式单轴跟踪系统如图１．４所示，东西向单轴跟踪系统与南轴跟踪系统类似。单轴式跟踪系统具有结构简单、控制方便的优点，但单轴跟踪踪太阳时，只有在正午才能保证太阳光线与太阳能电池板垂直，能量收集效率较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁阻传感器与加速度计复合的姿态角检测技术[J]. 唐玉发,张合,刘建敬. 传感器与微系统. 2013(01)
[2]太阳能自动跟踪系统中角度求解改进方法[J]. 周俊平. 制造业自动化. 2012(21)
[3]光电式太阳光跟踪传感器的应用[J]. 田丰,孙丽妍. 北京石油化工学院学报. 2012(02)
[4]一种共享存储器的FPGA配置电路设计[J]. 马英矫,马瑛蓬,徐亮. 中北大学学报(自然科学版). 2012(03)
[5]基于步进电机的太阳自动跟踪系统的研究[J]. 马正华,孔丹,徐守坤. 电气传动. 2012(03)
[6]能源冲击与中国经济波动——基于动态随机一般均衡模型的分析[J]. 魏巍贤,高中元,彭翔宇. 金融研究. 2012(01)
[7]中国太阳能光伏发电产业的现状、问题及对策分析[J]. 张保民. 中国高新技术企业. 2011(36)
[8]太阳跟踪装置及其应用[J]. 刘庆才,沈辉. 广东电力. 2011(11)
[9]赤道式望远镜指向精度分析[J]. 王志臣,王志,赵勇志. 长春理工大学学报(自然科学版). 2011(01)
[10]标准CMOS工艺光电二级管及光标签的研制[J]. 魏琪,张春. 半导体技术. 2011(02)
硕士论文
[1]基于改进Z源逆变器的光伏并网发电系统的设计[D]. 刘文安.天津大学 2012
[2]基于STC12C5A32S2的太阳能跟踪控制器的研究[D]. 李健.南京理工大学 2012
[3]基于地磁异常检测的地震预警系统设计[D]. 王刘非.合肥工业大学 2012
[4]基于ARM的太阳自动跟踪系统设计[D]. 周棋.湖南大学 2011
[5]太阳能光电技术在建筑节能中的应用研究[D]. 侯岱.河南师范大学 2011
[6]光伏发电系统中的最大功率跟踪研究及实现[D]. 李丹萍.扬州大学 2011
[7]基于IIC总线的温度补偿晶体振荡器数字控制逻辑设计[D]. 雍文.华中科技大学 2010
[8]以太网接入控制系统设计与验证[D]. 刘广开.北京交通大学 2009
[9]GPS/DR车载组合导航定位系统研究[D]. 岳海波.南京理工大学 2009
[10]高速实时信号处理系统的FPGA软件设计与实现[D]. 曾金.北京工业大学 2009
本文编号：3614611
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