【正文】 .................................................................................................. 31 （一）整體框架的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 31 （二）減速裝置的選型 .................................................................................................................. 32 （三）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型 .................................................................................................................. 33 （四）本章小結(jié) .............................................................................................................................. 34 四、控制部分的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 36 （一）控制器 .................................................................................................................................. 36 .............................................................................................................................. 36 .......................................................................................................................... 38 .......................................................................................................................... 39 （二）單片機(jī)的選型 ...................................................................................................................... 40 : ............................................................................................................................ 40 的引腳 ................................................................................................................... 41 （三）計(jì)時(shí)芯片的選型 .................................................................................................................. 45 II （四）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選型 .................................................................................................. 47 （五）整體 電路圖的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 50 （六）本章小結(jié) .............................................................................................................................. 50 五 程序部分的設(shè)計(jì) ................................................................................................................................ 51 （一）流程圖設(shè)計(jì) .......................................................................................................................... 51 （二）程序設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 53 （三）本章小結(jié) .............................................................................................................................. 57 結(jié)論與展望 .............................................................................................................................................. 58 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................. 59 致謝 ......................................................................................................................................................... 60 外文文獻(xiàn) .................................................................................................................................................. 61 （一）原文 ...................................................................................................................................... 61 （二）翻譯 ...................................................................................................................................... 66 1 摘要 隨著以常規(guī)能源為基礎(chǔ)的能源結(jié)構(gòu)隨著資源的不斷耗用將越來(lái)越適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要，包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生資源將會(huì)越來(lái)越受到人們的重視。目前世界的主要能源是由吸收太陽(yáng)能的植物經(jīng)億萬(wàn)年的演化積累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然氣等。占人們能源消費(fèi)的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。其中太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在全世界蓬勃發(fā)展，使人們?cè)谀茉次C(jī)的 焦慮中，感到不少欣慰。其中到達(dá)地球的能量高達(dá) X 1011kW,穿過(guò)大氣層到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能大約為 。 可以從兩個(gè)方面看太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性。 我國(guó) 太陽(yáng)能資源豐富和比較豐富的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)大于 2200h，太陽(yáng)輻射總量高于 50165852MJ/（ m2? a） ,面積約占全國(guó)總面積的 2/3以上。美國(guó)能源部制定了從 2022年 1月 1日開(kāi)始的 5年國(guó)家光伏計(jì)劃和2020～ 2030年的長(zhǎng)期規(guī)劃 ,以實(shí)現(xiàn)美國(guó)能源、環(huán)境、社會(huì)發(fā)展和保持光伏產(chǎn)業(yè)世界領(lǐng)導(dǎo)地位的戰(zhàn)略目標(biāo)。這些電站都建在光照充足，地理位置偏僻，電網(wǎng)不 6 能到達(dá)的地區(qū)。其概念設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)如圖 ，整個(gè)系統(tǒng)由 4部分組成 :聚光子系統(tǒng)、集熱子系 統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)。定日鏡采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié)合的方式進(jìn)行跟蹤，當(dāng)定日鏡和接收器表面最大距離為 300m時(shí)，其跟蹤誤差為 91m，跟蹤角度精度達(dá)到 19176。如果聚光倍率增加到幾十倍以上，聚光太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，一般應(yīng)大于20%,且需耐高倍率的太陽(yáng)輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計(jì)等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。跟蹤過(guò)程當(dāng)中就是要確保太陽(yáng)光線與透鏡的中軸線平行。在焦點(diǎn)處放置陽(yáng)光接收器，加熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電 。但是這種跟蹤方式算法復(fù)雜，成本高， 10 對(duì)于小型碟式發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以考慮使用高精度傳感器跟蹤裝置來(lái)降低成本。 (2)雙軸跟蹤又可以分為兩種方式 :極軸式全跟蹤和高度 一方位角式全跟蹤。 圖 高度 方位角式全跟蹤 目前 ， 國(guó)外對(duì)于太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤裝置 (或稱為太陽(yáng)跟蹤器 )的研究有 ，美國(guó) Blackace，在 1997年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器，完成了東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北 12 方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器對(duì)太陽(yáng)能的熱接收率提高了 15%。 不論是 單 軸跟蹤或雙軸跟蹤，太陽(yáng)跟蹤裝置可分為 ： 時(shí)鐘式、程序控制式、壓差式、控放式、光電式和用于天文觀測(cè)和氣象臺(tái)的太陽(yáng)跟蹤裝置幾種。太陽(yáng)的高度角隨季節(jié)的變化不是均勻的，對(duì)這種屬于被動(dòng)式的跟蹤裝置，單軸跟蹤系統(tǒng)需要在每天開(kāi)始工作時(shí)調(diào)整角度以對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，雙軸跟蹤系統(tǒng)累積誤差比較大，需要定期進(jìn)行校正。為了取得太陽(yáng)的偏移信號(hào)，在反射鏡周邊設(shè)有一組空氣管作為時(shí)角的跟蹤傳感器。在容器的適當(dāng)位置裝有太陽(yáng)能擋板，只有在裝 置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)輻射能才可等量地照射到兩個(gè)容器上。黑管內(nèi)充有低沸點(diǎn)的液體 14 物質(zhì)，在常溫下，部分液體汽化形成飽和蒸汽，同時(shí)產(chǎn)生一定的飽和蒸汽壓，通過(guò)膠管驅(qū)動(dòng)雙桿雙作用液壓缸運(yùn)動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)跟蹤目的?？胤攀教?yáng)跟蹤裝置對(duì)太陽(yáng)方位角進(jìn)行單向跟蹤，操作時(shí)，在太陽(yáng)能接受面板西側(cè)安放一偏重，作為太陽(yáng)能接受面板向西轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，并利用控放式自動(dòng)跟隨裝置對(duì)此動(dòng)力的釋放加以控制，使鏡面隨著太陽(yáng)的西偏而轉(zhuǎn)動(dòng)。一但太陽(yáng)西移，遮光板的陰影隨之移動(dòng)，太陽(yáng)能電池便受到陽(yáng)光照射，輸出一定數(shù)值的電流，從而發(fā)出偏移信號(hào)?？胤攀礁櫰鬟m合于聚光型的集熱裝置，如聚光型熱水器、太陽(yáng)灶等。 太陽(yáng)實(shí)際位置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 集熱裝置 光敏傳感器 + 集熱裝置實(shí)驗(yàn)位置 圖 光電式太陽(yáng)跟蹤裝置原理 16 圖 比較式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)得傳感器外形圖 比較控制式太陽(yáng)跟蹤裝置。當(dāng)太陽(yáng)光線以與傳感器板垂直的方向照射到傳感器上，兩組光電阻 (PI， P3)， (P5， P7)接收到的光照度相同，比較電路的輸出值為零。但提高光敏電阻的阻值，使得相應(yīng)的供電電源的電壓要 變大才能驅(qū)動(dòng)跟蹤器，提高了能耗及其成本。 圖 不同長(zhǎng)度圓筒的太陽(yáng)光偏離角度方位示意圖 18 圖 “多元法 ”太陽(yáng)跟蹤裝置得傳感器結(jié)構(gòu) “多元法”太陽(yáng)跟蹤裝置。隨著天體光學(xué)的發(fā)展，十九世紀(jì)中葉之后，相繼出現(xiàn)了折軸望遠(yuǎn)鏡、定日鏡 、定天鏡等?？刂撇捎霉?、機(jī)、電一體化技術(shù)，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)光強(qiáng)弱的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的全自動(dòng)跟蹤，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、電信、氣象等領(lǐng)域中。集熱器固定在臺(tái)架平面上 。同步帶輪與絲杠的傳動(dòng)比為 2:1，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 1圈即 360176。自動(dòng)跟蹤子程序流程見(jiàn)圖 。為本課題中太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的