太陽能發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)技術(shù)方案書(存儲版)
【正文】 5 電 機(jī)控制 模塊 控制 電 機(jī)轉(zhuǎn)動 萬 6 蓄電池 儲存電源 合計(jì) 萬 綜合以上基于跟蹤的電池板控制系統(tǒng)于 未跟蹤的電池板控制系統(tǒng)，以及系統(tǒng)的成本核算等的評估，顯然基于自動跟蹤電池板控制系統(tǒng)收集太陽能時(shí)間長， 太陽能 利用率高，應(yīng)用前景廣，整個(gè)系統(tǒng)投入成本后，能夠很快收回，并取得盈利。同時(shí)通過方位角的測量，單片機(jī)微控單元讀入此刻電池板的地理偏向，并儲存起來，作為電機(jī) 控制電池板轉(zhuǎn)向的初始值。根據(jù)能量傳感器檢測信息，計(jì)算能量最大時(shí)的方位角、俯仰角，通過控制水平方位電機(jī)的轉(zhuǎn)動、太陽能電池板頂桿的移動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。 本系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)步驟 基于位置的跟蹤控制系統(tǒng)研制 (1) 基于位置的單自由度太陽能電池板跟蹤控制系統(tǒng)研制。 顯然，在圖 9 中 LPZ? 構(gòu)成球面三角形，其內(nèi)角可以表示為： AZ ??? ， tP? 。Nπ － A111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 1 1 1 1 1 111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111ZXST方 位 圈Q 39。 ABCMNOcabacb 圖 余弦定理示意圖 下面簡單的對球面余弦定理進(jìn)行相關(guān)的證明。兩個(gè)大圓弧的交點(diǎn)叫做球面角的頂點(diǎn)，大圓弧稱之為球面角的邊，球面角是以過頂點(diǎn)的圓弧的二切線所夾的角度來度量的。 一、 球面基本性質(zhì) 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。真太陽連續(xù)兩次通過上中天 (即觀測地的地理經(jīng)度 )的時(shí)間間隔，叫做真太陽時(shí)。 赤緯角δ，以天球赤道為零度，由此向天球北極 P 方向?yàn)檎?；向天球南天極方向?yàn)樨?fù)值。 δ天 球 赤 道 圈Q 39。高度角 h，以地平面為零度，向天頂方向?yàn)檎?，天體沿地平經(jīng)圈向上到天頂叫做這個(gè)天體的天頂距 Z。 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(gè)大圓，這個(gè)大圓即稱之為地平圈，也即真地平。其次，天球上任意兩個(gè)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。 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(fēng)力傳感 器采集模塊、光強(qiáng)采集模塊、GPS 模塊、 方位 磁傳感器 采集模塊、 計(jì)算機(jī)控制模塊、 以及電機(jī)拖動模塊 幾個(gè)部分 ， 計(jì)算機(jī)通過串口實(shí)現(xiàn)了對 各個(gè)子 模塊運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同時(shí)也將接收到的各個(gè)子模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，再反饋給各個(gè)子模塊，從而達(dá)到高精度與全自動控制，節(jié)約了能源。其中， 第 2 頁 時(shí)鐘式是根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運(yùn)動角度，計(jì)算出太陽光接收器每分鐘應(yīng) 轉(zhuǎn)動的角度，從而確定出電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得太陽光接收器根據(jù)太陽的位置而相應(yīng)變動；程序控制式太陽跟蹤裝置，則是通過計(jì)算某一時(shí)間太陽的位置，再計(jì)算出跟蹤裝置的目標(biāo)位置，最后通過電機(jī)傳動裝置達(dá)到要求的位置，實(shí)現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。但是利用天陽能又受著位置、地勢等條件的制約。我國是世界上最大、地勢最高的自然地理單元，也是世界上最豐富的太陽能資源地區(qū)之一，尤其是西藏地區(qū)，空氣稀薄、透明度高，年日照時(shí)間長達(dá) 1600－ 3400 小時(shí)之間，每日光照時(shí)間 6 小時(shí)以上，年平均天數(shù)在 275－ 330 天之間，輻射強(qiáng)度大，平 均輻射總量 7000兆焦耳 /平方米，地域呈東西向遞增分布，年變化呈峰形，資源優(yōu)勢得天獨(dú)厚，太陽能 應(yīng)用前景十分廣闊。 在 目前 的太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)中，不論是單軸跟蹤或雙軸跟蹤，太陽跟蹤裝置可分為：時(shí)鐘式、程序控制式、壓差式、控放式、光電式 等多種 。采用主控計(jì)算機(jī)和多個(gè)智能測控模塊相互配合組成控制系統(tǒng)，主控模塊與各子模塊以及各子模塊之間采用數(shù)字化傳輸， 系統(tǒng)方案的 整體框圖 參見圖 2所示 。需要注意的是天體在天球上的視位置是人們對于天體的視線在天球上的投影，因而天球的半徑完全可以自由選取，而不影響研究問題的實(shí)質(zhì)。HX1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1子 午 圈方 位 圈天 頂 距 Z天 底高 度 圈 圖 地平坐標(biāo)系 顯然，地平坐標(biāo)系主要有兩個(gè)參量：方位角 A、高度角 h，觀察者的頭頂方向與天球相交的點(diǎn)叫做天頂 (Z 點(diǎn) )，從觀察者的腳底向下延伸與天球相交的點(diǎn)叫做天底 。天體在高度上與地平面所夾的角度，記做地平高度 h。又因所取基本點(diǎn)的不同而分為第一赤道坐標(biāo)系與第二赤道坐標(biāo)系，前者又稱之為時(shí)角坐標(biāo)系。 時(shí)角坐標(biāo)系 在時(shí)角坐標(biāo)系中，主要的參量是時(shí)角 t 與赤緯δ。 在天文學(xué)中以太陽周日視運(yùn)動為依據(jù)而建立 的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)叫真太陽日，所謂真太陽時(shí)是指以太陽為視圓面中心。因此，必須熟悉球面的一些基本的性質(zhì)。 球面角 兩個(gè)大圓弧相交所成的角，稱之為球面角。 ① 正弦定理 如圖 7 所示， 球面三角形各邊與其對應(yīng)角的正弦成正比，即： CcBbAa s ins ins ins ins ins in ?? 第 10 頁 ABcAEOCbFD 圖 正 弦定理示意圖 ② 余弦定理 球面三角形任一邊的余弦等于其他兩邊余弦的乘積加上這兩邊的正弦及其所夾角的余弦的連乘積，以 a 邊為例，即 Acbcba c o ss ins inc o sc o sc o s ????? 其他兩邊的余弦公式與上面的對稱，可以用相應(yīng)的邊和角代換 。 第 12 頁 1111
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