【正文】 們的關心和鼓勵，就沒有我現(xiàn)在的成績。 在設計初期，由于對設計的內(nèi)容和設計重點比較模糊，在前幾周內(nèi)都沒理出什么頭緒，后來經(jīng)過師老師的細心教導，使我很快掌握了本次設計的重點所在，在設計的過程中也是有很多百思不解的問題都是師老師幫助解答的，使我的設計得以順利進行。通過與固定式光伏電池相比較，可以看出自動跟蹤控制可以提高發(fā)電量。如下圖所示 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論 文） 20 單片機 4 結(jié)論 21 4 結(jié)論 本文主要研究了太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中的自動跟蹤控制系統(tǒng)，結(jié)合資料及前人的研究，設計了本自動跟蹤控制系統(tǒng)。如下圖所示。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣 字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間 隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論 文） 17 RS485 通信電路 鍵盤電路 在光源移動過程中，如果有偏差，可以利用鍵盤電路進行手動調(diào)節(jié)，這樣來保證太陽光垂直照射在太陽能板上，確保太陽光跟蹤的精度。(2)EMI(電磁兼容性 )問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），信號中的共模部分就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。RS485 接口連接器采用 DB9 的 9 芯插頭座，與智能終端 RS485 接口采用 DB9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口 RS485 采用 DB9（針）。 RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實現(xiàn) 點對點 的通信方式，現(xiàn)很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。 2. RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps。 如下圖。每一組運算 放大器 可用圖 1 所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中 “+”、 “”為兩個信號輸入端， “V+”、 “V”為正、負電源端， “Vo”為輸出端?？梢圆捎孟尬婚_關來復位，當機械設備轉(zhuǎn)到極限位置時，限位開關向單片機系統(tǒng)發(fā)送個脈沖，單片機響應此操作，進行中斷處理，跟蹤裝置歸位。單片機會結(jié)合當前時鐘調(diào)節(jié)光電池陣列的角度，如果光電傳感器仍然檢測不到電壓差信號，則可判斷是陰天，系統(tǒng) 停止連續(xù)跟蹤調(diào)節(jié) 以節(jié)能；如果光電傳感器能檢測到電壓差信號，但是經(jīng)單片機對電機進行調(diào)整后，光電傳感器再次檢測的信號與前一次相比沒有變化，則判斷光電池陣列是否觸到限位開關，若是，單片機將結(jié)合當前時鐘對光電池陣列的角度進行調(diào)節(jié)，若不是，則說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這時將由 通信口發(fā)出信號通知工作人員進行維護。 5. 常規(guī)可靠設計。 主要內(nèi)容 主要內(nèi)容 ： 自主設計一個典型單片機系統(tǒng)，含以下部分及功能： 1. 典型 51 內(nèi)核的單片機系統(tǒng)（推薦采用 Silabs 公司的 C8051F 系列）。 主要研究內(nèi)容為： ①了解太陽能利用的相關背景知識。及 +30176。相應的時間為 24h，每 1h 地球自轉(zhuǎn)的角度定義為太陽時角ω，則ω＝360176。采光組件的傾斜角β：采光組件平面與水平面的夾角稱為采光組件的傾斜角度如下圖所示 . 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 11 傾斜面有關幾何角度 b. 角度之間的關系和有關 公式 采光組件所獲得的太陽輻射量主要取決于太陽入射角θ，而θ是太陽赤緯角δ、太陽時角ω、地理緯度φ、采光組件傾斜角β、采光組件方位角γ和的函數(shù)，它們的具體關系是 : () 其中太陽赤緯角δ可由 Cooper 方程式 ()近似計算： n：一年中的天數(shù)，如：在春分， n=81，則δ =0。其中α +θ z=90176。太陽光線可以分為兩個分量，一個垂直于采光面，一個平行與采光面，只有前者的輻射能北采光面所截取。 相關角度的計算 在太陽能的地面應用中，絕大部分的采光組件或陣列的安裝形式 并非水平，而是以與地平面成一定夾角的傾斜形式安裝。通過北天極和太陽 X 作一個大圓，叫做時圈；時圈交天赤道于 T點；從原點 Q沿天赤道順時針方向計量，弧 QT 為時角ω，ω以度、分，秒單位來表示，也可以用時，分，為單位來表示；弧 XT 為赤緯角δ，δ以度、分，秒單位來表示；從天赤道算起，向上為正，向下為負?；?ZX稱為天頂距，自 Z 起計量，用 Z表示。夏至的白天最長而冬至的黑夜最長；春分和秋分的晝夜各 12 個小時。即 365． 241 天，因此每四年須閏一日。但計算過程十分復雜，高精度傳感器成本也很高，對于需要降低成本的小型太陽能利用裝置來講，該種跟蹤方式并不十分適用。當跟蹤裝置開始運行時，用兩片高精度傳感器初始定位。 視日運動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合 光電跟蹤方法容易受外界天氣、雜光的干擾。雙軸跟蹤又可以分為兩種方式 :極軸式全跟蹤和高度角一方位角式全跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動的南北向或東西向跟蹤。 視日運動軌跡跟蹤 視日運動軌跡跟蹤，即計算機先根據(jù)太陽運行規(guī)律計算出一天內(nèi)某時刻太陽的位置角度，然后運行控制程序使跟蹤裝置對準太陽完成跟蹤。該項目大大刺激了國內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)建起了幾條光伏電池封裝線， 2020 年的年產(chǎn)量達到了 20MWP。在歐美國家現(xiàn)在有較成熟的主動式全方位太陽跟蹤技術及產(chǎn)品。 2020 年 2 月美國亞利桑那大學推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應用領域。香港大學建筑系的 KPCheng 和SCMHui 教授研究了太陽光照角度與太陽能接收率的關系，理論分析表明對太陽光線運動的跟蹤與非跟蹤，太陽能設備能量的接收率相差 %，可見精確的跟蹤太陽可使太陽能設備的能量利用率大大提高，拓寬了太陽能的利用領域。就目前的太陽能設備而言，如何最大限度的提高太陽能的利用率，仍為國內(nèi)外學者的研究熱點。日本自 1992年啟動了“新陽光計劃”，同時頒布了新的凈電計量法， 要求電力部門以商品價格購買多余的光伏電量，并實行補貼政策。此外，在節(jié)能建筑應用太陽能方面，歐美一些先進國家，目前正在廣泛開展應用“光電玻璃幕墻制品”，這是一種將太陽能轉(zhuǎn)換硅片密封 在雙層鋼化玻璃中，安全地實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種新型生態(tài)建材。全球最大的太陽能發(fā)電廠于 2020 年 9 月在德國南部巴伐利亞州投入使用，其發(fā)電總?cè)萘窟_ 12兆瓦，能夠為 3500 多個家庭供電。為擺脫對進口和傳統(tǒng)能源的依賴，德國近年把能源政策重點放在節(jié)約傳統(tǒng)能源和發(fā)展新型能源兩個方面，以期實現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費的可持續(xù)發(fā)展。目前日本住宅用太陽能發(fā)電設備的價格在 200萬日元左右，包括發(fā)電成本在內(nèi)，太陽能發(fā)電的低價格化是普及太陽能發(fā)電的一大課題。美國新的太陽能啟動計劃對太陽能項目研究的資助 2020 年達到 6500 萬美元， 2020 年將達到 億美元，而對美國國家可再生能源實驗室（ NREL）的太陽能研發(fā)資助達 4500 萬美元，其研究目標是到 2020 年使光伏能量可與其它電源相競爭。自 20世紀 80 年代以來，光伏產(chǎn)業(yè)可以說是世界上增長最快的高新技術產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)發(fā)展改革委能源局介紹，截至 2020 年年底，我國太陽能熱水器年生產(chǎn)能力達到 1500 萬平方米，在用太陽能熱水器總集熱面積達１億平方米，生產(chǎn)量和使用量均居世界第一。目前，我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基地的省份主要集中于環(huán)渤海區(qū)域，長三角區(qū)域的江蘇，華中華南地區(qū)的湖北以及廣東，多晶硅的生產(chǎn)基地則多分布于中西部地區(qū)，其中江蘇的光伏產(chǎn)業(yè)位居全國前列，以無錫尚德太陽能電力有限公司為代表的企業(yè)已具備較好的產(chǎn)業(yè)基礎。目前，隨著《中華人民共和國可再生能源法》的頒布和實施、京都議定書的簽定以及各項環(huán)保政策的出臺和對國際的承諾，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了政策的保障，給太陽能利用產(chǎn)業(yè)帶來機遇。 h／ m2太 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 5 陽能年輻射總量超過 1630kw中國擁有豐富的太陽輻射能資源，在大約 600 萬 km2的國土上，太陽能的年輻射總量超過 102kwh／ m2通過光合作用收集與儲存太陽能。二三十年前有不少人對此做了許多研究。由于電能的位品相當高，所以它的應用領域最寬、范圍最廣、工業(yè)化程度最高、發(fā)展最快且前景十分樂觀。顯然， 它的能源應用難度較低，適合于直接利用。它是靠吸收太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)換為熱能的。為克服夜間沒有太陽直接 輻射、散射輻射也很微弱所造成的困難，就需要研究和配備儲能設備，以便在晴天時把太陽能收集并存儲起來，供夜晚或陰雨天便用。顯然，當太陽高度角越大，或者說太陽輻射入射角越小，也就是說越接近于正射時．地面上同一水平面內(nèi)所接收到的太陽能就越多。同一個地點在同一天內(nèi)，日出和日落時的太陽輻射強度遠遠不如正午前 后。也就是說，在單位時間內(nèi)投射到單位面積上的太陽能是相當少的。 太陽能雖然具有上面所說的許多優(yōu)點，并且其中有些優(yōu)點還是它所特有的。 ④利用的經(jīng)濟性。雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對于其它能源來說，對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)而言太陽能具有存在的普遍性，可就地取用。太陽每秒鐘放射的能量大約是 16 1023KW，一年內(nèi)到達地球表面的太陽能總量折合標準煤共約 1892 1013 千億噸，是目前世界主要能源探明儲量的一萬倍。常規(guī)能源逐漸枯竭，形勢危機不容低估，所以尋找和開發(fā)新能源是一項刻不容緩的任務。目前世界消耗的主要能源是由吸收太陽能的植物經(jīng)億萬年的演化積累而形成的化石能源 ，如煤炭、石油、天然氣等，這些都屬于不可再生資源。因此，太陽能等可再生能源產(chǎn)業(yè)的技術進步及世界各國政府支持已使可再生能源行業(yè)爆發(fā)式發(fā)展。國內(nèi)太 陽能電池產(chǎn)業(yè)主要應用在通信和工業(yè)領域 (約占 36%)、農(nóng)村和邊遠地區(qū)領域 (約占 51%)、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) (約占 4%)以及太陽能商品及其它(約占 9%)。為解決我國的能源短缺問題，太陽能發(fā)電將在中國未來的電力供應中扮演重要的角色。年日照時數(shù)大于 2020 小時。目前，國內(nèi)的能源生產(chǎn)已經(jīng)遠遠不能滿足高速經(jīng)濟增長，能源進口量持續(xù)增加，能源對外依存度在 7%左右，其中石油對外依存度在 43%左右。預計到 2020年，我國石油供需缺口 1 億噸，天然氣缺口 400 億立方米。 從我國的能源利 用狀況來看，自上世紀 70 年代初開始，我國已經(jīng)經(jīng)歷了三次大的能源危機： 19701984 年間持續(xù)的能源供應緊張局面使全國約 25%的企業(yè)開工不足； 1988 年再次出現(xiàn)類似情況，農(nóng)業(yè)用電缺口超過 60%，推動煤炭價格在當年漲幅達到 87%，成為 1989 年以后小煤窯遍地開花的驅(qū)動力； 2020 年以來伴隨著國際能源危機的逐步加深，我國能源供應緊張，主要常規(guī)能源的價格漲幅已達 103%，大量進口石油引起國際社會的嚴重關切，能源已成為國家安全的重要影響因素。雖然人類的科學技術正在高速發(fā)展，但面對石油這些不可再生性的資源，必須在其耗盡之前尋找到替代能源，否則未來世界將會因此不斷爆發(fā)能源危機。地上能源主要是植物能源 (柴、草 )，還有水能、風能等，在人類農(nóng)業(yè)經(jīng)濟社會階段主要是植物能時代，或稱地上能時代。傳感器由獨立的四片光電池組成，用于大范圍跟蹤太陽，控制器硬件以單片機 STC12C5A60S2 為核心，完成了控制器的硬件電路設計和制作，系統(tǒng)的硬件電路包括，模擬輸入電路，電機驅(qū)動電路，電源電路等。 本科畢業(yè)設計論文 題目 ： 太陽能光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng) — 硬件部分 院 系： 電子信息工程學院 專 業(yè) : 自 動 化 I 太陽能光伏發(fā)電光源跟蹤控制系統(tǒng) —— 硬件部分 摘要 太陽能是一種非常具有開發(fā)潛力的能源，世界各國都在積極開發(fā)利用太陽能。 設計的太陽跟蹤與驅(qū)動控制系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成：傳感器、控制器、機 械跟蹤平臺。從古至今人類獲得能源的途徑，可分為地上能源、地下能源與天上能源等三個層面或者說成是三個階段。能源短缺已