【正文】 ................................................................... 19 成本核算 ................................................................................................................ 20 第 1 頁 太陽能發(fā)電自動跟蹤控制系統(tǒng)發(fā)展概述 國內外 太陽 能發(fā)電跟蹤控制系統(tǒng)發(fā)展概述 任何時期，能源以及資源都是人們賴以生存的基礎。但是利用天陽能又受著位置、地勢等條件的制約。 1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統(tǒng) ， 國家氣象局計量站在 1990 年研制了 FST 型全自動太陽跟蹤器，成功的應用于太陽輻射觀測。其中， 第 2 頁 時鐘式是根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每分鐘應 轉動的角度，從而確定出電動機的轉速，使得太陽光接收器根據(jù)太陽的位置而相應變動；程序控制式太陽跟蹤裝置，則是通過計算某一時間太陽的位置，再計算出跟蹤裝置的目標位置，最后通過電機傳動裝置達到要求的位置，實現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。 本系統(tǒng)實現(xiàn)方案概述 上述各種方法，雖然在 不同的方面有各自的優(yōu)點，然而在實際的應用過程中或多或少的存在著誤差大，靈活性差、非全天候跟蹤等缺點 。 第 3 頁 圖 電池板系統(tǒng)總方框圖 由圖 2 可知， 該控制方案中，包含了 風力傳感 器采集模塊、光強采集模塊、GPS 模塊、 方位 磁傳感器 采集模塊、 計算機控制模塊、 以及電機拖動模塊 幾個部分 ， 計算機通過串口實現(xiàn)了對 各個子 模塊運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，同時也將接收到的各個子模塊的數(shù)據(jù)進行分析和處理，再反饋給各個子模塊，從而達到高精度與全自動控制，節(jié)約了能源。 天球與天 球坐標系 在晴朗的夜晚，當人們遙望蒼穹，滿天星星像珍珠般鑲嵌在茫茫夜空中，仿佛自己就身處在整個宇宙的中心，這正是人們對天球的最初印象。其次，天球上任意兩個天體之間的距離一般都是指它們之間的角距離，亦即是它 們對于觀測者的張角。 地平坐標系 地平坐標系是以通過觀測點 O 的地平面與天球相交的地平圈為基本圈，以通過 O 點的天頂、天底、地平 面南點及北點的子午圈為第二個基本圈，如 圖 3 所示。 垂直天頂與天底連線且過天球中心的平面稱之為地平面，它與天球相交成一個大圓，這個大圓即稱之為地平圈，也即真地平。分別可以叫做東點 E 與西點 W。高度角 h，以地平面為零度，向天頂方向為正值，天體沿地平經圈向上到天頂叫做這個天體的天頂距 Z。天 頂 ZEE 39。 δ天 球 赤 道 圈Q 39。 在赤道第二坐標系中 (在本系統(tǒng)中沒有用上，所以只簡單的敘述下 )，天體的位置可以使用赤經（ RA）赤緯 (DEC)兩個變量表達，其中赤經（ RA），用 α表示，赤緯 (DEC)用 δ 表示，地球公轉軌道的延伸與天球相交的大圓圈叫做黃道，天赤道與黃道相交的兩點分別叫做春分點與秋分點 。 赤緯角δ，以天球赤道為零度，由此向天球北極 P 方向為正值；向天球南天極方向為負值。所以若已知天體經過正南子午線 (時角零度線 )至觀測時刻的位置，所經歷的時間乘以 o15 ，即可得到天體在觀測時刻所處位置的時角 t 值。真太陽連續(xù)兩次通過上中天 (即觀測地的地理經度 )的時間間隔，叫做真太陽時。以平太陽為參考點來衡量地球自轉一周的時間，叫做平太陽日，一個平太陽日分成 24 小時的平太陽時。 一、 球面基本性質 球面上的基本圓 在立體幾何中，我們知道任何平面與球面相交，其截口總是圓；不通 過球心的平面截球面所得的截口是小圓：而通過球心的平面截出的圓最大，稱為大圓，大圓的半徑正是球半徑。 球面上的兩點距離 第 9 頁 球面上兩點 A、 B 之間的大圓?。ㄝ^短的那段），的長度叫做球面上兩點 AB之間的距離，可以證明：在球面上連接 A、 B 兩點的所有曲線中 AB 最短。兩個大圓弧的交點叫做球面角的頂點，大圓弧稱之為球面角的邊，球面角是以過頂點的圓弧的二切線所夾的角度來度量的。以上統(tǒng)稱為球面三角形的六要素。 ABCMNOcabacb 圖 余弦定理示意圖 下面簡單的對球面余弦定理進行相關的證明。 、太陽位置計算原理 計算太陽在天球中對于地球上某點的相對位置，是由該觀測點的地理緯度、季節(jié) (年、月、日 )和時間三個因素來決定的，通常以地平坐標系以及赤道坐標系同時表示太陽的位置。Nπ － A111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 1 1 1 1 1 111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111ZXST方 位 圈Q 39。QTQ 為天球赤道； 39。 顯然，在圖 9 中 LPZ? 構成球面三角形，其內角可以表示為： AZ ??? ， tP? 。 、太陽高度角 h 的計算 按球面三角形定理，球面三角形邊的余 弦，等于其他兩邊余弦的乘積，加上該兩邊正弦余其夾角余弦的乘積，即 Pzlzlp c o ss ins inc o sc o sc o s ????? 將 Z、 P、 L 的值代入上式得： th c o s)90s i n ()90s i n ()90c o s ()90c o s ()90c o s ( ?????????? ???? ooooo 所以易得到太陽高度角的計算公式如下： tc osc osc oss ins ins inh ????? ???? 特殊地，正午太陽高度角 h0 時，因正午時的時角 t=0；所以代入上式 后 可 有： ???? c o sc o ss ins ins in h 0 ???? 又按照兩內角和的三角函數(shù)可以得到 ， )co s (s inh 0 ?? ?? 與 ))(90s in ()c o s ( ???? ???? o 得到正午太陽高度角公式 )(900 ?? ??? oh ， 或者