【正文】 中文 3480字 畢業(yè)設計（論文） 譯文及原稿 譯文題目 雙軸太陽跟蹤器的設計與實現光學傳感器基于單電機的光伏系統(tǒng) 原稿題目 Design and Implementation of a Sun Tracker with a DualAxisSingle Motor for an Optical SensorBased Photovoltaic System 原稿出處 Department of Electrical Engineering 雙軸太陽跟蹤器的設計與實現光學傳感器基于單電機的光伏系統(tǒng) 摘要 ：能源耗竭和全球氣候變暖是地方發(fā)展的雙重威脅，解決方法的公共利益中心是利用可再生的能源資源。太陽能源是一種最有前途的可再生能源。太陽跟蹤器可以大幅度提高電力生產。本文提出了一種新穎的利用的雙軸太陽跟蹤光伏系統(tǒng)的設計反饋控制理論以及四象限光電阻 (LDR)傳感器和簡單的電子電路提供強健的系統(tǒng)性能。擬議的系統(tǒng)采用獨特的雙軸交流電機和一個獨立的光伏逆變器完成太陽能跟蹤。 控 制執(zhí)行是一種簡單而有效的技術創(chuàng)新設計。此外構造了一個按比例縮小的實驗室原型來驗證該計劃的可行性。實驗證實了太陽跟蹤器的有效性。 最后，本研究結果可以作為未來太陽能應用的參考。 關鍵詞 ：雙軸太陽跟蹤器；太陽能光伏板；反饋控制理論的光依賴電阻器；獨立光伏逆變器；能量增益 介紹 隨著人口和經濟的發(fā)展，能源危機的問題的快速增加和全球變暖影響今天是一個令人日益感到關切?？稍偕茉促Y源的利用是解決這些問題的關鍵。太陽能是的主要來源之一清潔、 豐富和取之不盡，用之不竭的能源，這不僅提供了可替代能源資源，但也 提高了環(huán)境污染。 最直接的和技術上有吸引力地利用太陽能是通過光伏轉換。（也稱為太陽能電池） 在 PV 電池的物理是非常類似于經典的 p — n結型二極管。光伏電池將陽光直接轉化為直流電 （ DC） 電力由光伏效應 [1， 2]。光伏面板或模塊是光伏電池封裝互連的大會。在為了最大限度地從太陽能電池板，一個需要保留小組在最佳的輸出功率位置垂直于白天的太陽輻射。因此，就必須有它的裝備與太陽跟蹤器。相對于固定效應的面板，由太陽跟蹤器驅動手機光伏面板可能刺激一貫的能量增益的光伏面板。 太陽能跟蹤是最合適的技術，以提高電力 生產的光伏系統(tǒng)。要實現較高程度的跟蹤精度，幾種方法已廣泛進行了研究。一般來說，可以列為要么基于太陽能的開環(huán)跟蹤類型運動數學模型或使用傳感器基于反饋的閉環(huán)跟蹤類型控制器 [3 — — 5]。在開環(huán)跟蹤方法，跟蹤公式或控制算法。談到文學 [610]，方位角和俯仰角，太陽角測定太陽運動的軌跡模型或在給定的日期、 時間和地理信息的算法。的控制算法在微處理器控制器 [11， 12] 被處死。在閉環(huán)跟蹤各種活動傳感器設備，例如電荷耦合器件 (Ccd) [1315] 或光的方法依賴電阻器 （異地） [12,1619] 被用于感受太陽的位置及反饋錯誤信號然后生成控制系統(tǒng)要不斷收到的最大的太陽能輻射在光伏面板。本文提出了在這個問題上的實證研究方法。 太陽能跟蹤方法可以通過使用單軸式方案 [12,1921]，和雙軸結構的高精度系統(tǒng) [16 — — 18,22 — — 27]。一般來說，與單軸跟蹤系統(tǒng)單自由度跟隨太陽的運動從東到西白天時雙軸跟蹤也跟隨太陽的仰角。近年來，已越來越多研究關注的雙軸太陽跟蹤系統(tǒng)的容量。然而，在現有的研究中，其中絕大多數用兩個步進電機 [22,23] 或 [16,17,24,25] 兩個直流電動機來 執(zhí)行雙軸太陽能跟蹤。有兩個跟蹤電機的設計，兩個電機裝在垂直軸上，甚至在某些方向對齊它們。在某些情況下，兩臺發(fā)動機都在同一時間 [5] 不能動彈了。此外，這類系統(tǒng)總是涉及使用微處理器芯片作為控制平臺的復雜跟蹤策略。在這項工作，只有單一的跟蹤電動機，采用雙軸企圖取得了制定和實施一種簡單而有效的控制方案。兩軸間的陽光跟蹤被允許在他們各自的范圍內同時移動。利用常規(guī)電子線路，需要沒有編程或計算機的接口。此外，擬議的制度使用獨立的光伏逆變器驅動電機，并提供電源。該系統(tǒng)是獨立和自主。實驗結果證明跟蹤的可行性光伏發(fā)電系統(tǒng)并 驗證了提出的控制實現的優(yōu)點。 開發(fā)閉環(huán)太陽能跟蹤系統(tǒng) 發(fā)達國家的閉環(huán)太陽能跟蹤系統(tǒng)的框圖如圖 1 所示描述組成和系統(tǒng)的互連。閉環(huán)跟蹤的方法，太陽能跟蹤問題是如何使光伏面板位置 （輸出），跟隨陽光（輸入） 盡可能地接近的位置。基于傳感器的反饋控制器包含 LDR 傳感器、 差分放大器和比較器。在跟蹤操作中，低劑量輻射傳感器測量陽光作為參考輸入信號的強度。低劑量輻射傳感器所產生的電壓不平衡被放大，然后生成反饋誤差電壓。誤差電壓成正比陽光位置與光伏面板位置之間的差異。在這時間的比較將與指定的閾值 （公差） 誤差電壓進 行比較。如果比較器輸出變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)、 電機驅動和繼電器被激活，旋轉雙軸 （方位角和俯仰角）跟蹤電機和光伏面板給孫因此，反饋控制器執(zhí)行的臉重要功能： 光伏面板和陽光不斷地進行監(jiān)測并發(fā)送微分控制信號來驅動光伏面板，直到誤差電壓小于預先指定的閾值。 圖 。 系統(tǒng)會跟蹤太陽高度自主的方位角和俯仰角角。整個工作圖 2 和圖 3 所示的流程圖中，總結了算法。四個陽光的強度 LDR 基于傳感電路測量不同的方向。電壓 vE、 大眾、 vS 和 vN 是定 義為傳感電壓產生的東、 西、 南、 北異地分別。在嘗試從光伏面板、 方位角和仰角跟蹤過程可以得出最大功率同時繼續(xù)進行直到光伏面板垂直對齊在陽光下。追蹤器安裝并不局限于地理位置。 圖 。 圖 。 太陽跟蹤器的硬件設計 圖 4 展示了一個擬議的太陽跟蹤器方位跟蹤的硬件電路。的整個系統(tǒng)有兩個硬件電路與方位和仰角方向到驅動器雙軸交流電機。發(fā)達國家的太陽跟蹤器由三個模塊，是組成 LDR 基于傳感電路、 比較器和電機的驅動 與繼電器。 圖 。 LDR 的傳感電路 若要跟蹤陽光，就必須感覺到的位置，和太陽光電所需傳感器。擬議的太陽跟蹤器使用光電傳感器的自標定。 LDR 光敏電阻是可變電阻器的電阻取決于光的強度或落上它。低劑量輻射電阻隨入射光強度增加。第一次所示部分圖 4 的 LDR 傳感器是電壓分壓器電路的一部分，使輸出電壓。 文中建立異地用圓柱的樹蔭下，作為太陽敏感器的太陽追蹤器。圖 5顯示設計了太陽能的 傳感裝置，其包括四象限 LDR 傳感器和缸安裝在一塊木頭上。太陽能的遙感設備被連接到光伏面板。東 /西 LDR和南 /北 LDR 分別用于檢測方位運動及高程運動的光伏面板。光傳感器的設計基于陰影的使用。如果光伏面板不是垂直于陽光下，氣缸的陰影會覆蓋一個或兩個異地和這會導致不同的光照強度，以收到的傳感裝置。 圖 LDR 傳感器的傳感裝置。 在圖 4 的第一部分，提出了一種用于創(chuàng)建誤差電壓簡單的電子電路。它可以看出相應 LDR 時，將降低電壓分壓器的輸出電壓蒙上了陰影。如果點燃了一個傳感器，另一種是陰影，差動放大器放大它們之間的差電壓。反饋誤差電壓可以表示為： (1) 它可以重新排列，如下所示： (2) 如果西方 LDR 是灰色， 比較器的主要功能是充當一個開關來打開中繼和旋轉電機。 A 比較器是本質上是一個運算放大器 （運放） 操作在開環(huán)配置中，將一個時變的模擬信 號轉換成二進制輸出。第二部分中所示圖 4，比較器被為了比較具有兩個門限值的誤差電壓。的門檻值被定義為輸入電壓，輸出的變化狀態(tài)。如中所示圖 4 有兩個門限值，作為給出： 比較器的輸出是高飽和的狀態(tài) VH 或 VL 低飽和的狀態(tài)。飽和 VH 和 VL 的輸出電壓可分別接近電源電壓 + VCC 和 ?VCC。的 然后，如下所示表示產出的比較：