【正文】 設計 .............................................................................................................. 18 （一）整體框架的設計 ................................................................................................... 18 （二）減速裝置的選型 ................................................................................................... 19 （三）驅動電機的選型 ................................................................................................... 20 （四）本章小結 .............................................................................................................. 20 四、控制部分的設計 .............................................................................................................. 20 （一）控制器 ................................................................................................................. 21 .............................................................................................................. 21 .......................................................................................................... 22 .......................................................................................................... 22 （二）單片機的選型 ....................................................................................................... 22 : ............................................................................................................ 22 的引腳 .................................................................................................... 24 （三）計時芯片的選型 ................................................................................................... 25 （四）步進電機驅動芯片的選型 ..................................................................................... 27 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設計 II （五）整體電路圖的設計 ................................................................................................ 29 （六）本章小結 .............................................................................................................. 29 五 程序部分的設計 ............................................................................................................... 29 （一）流程圖設計 .......................................................................................................... 29 （二）程序設計 .............................................................................................................. 30 （三）本章小結 .............................................................................................................. 34 結論與展望 ............................................................................................................................ 34 參考文獻 ............................................................................................................................... 34 致謝 ...................................................................................................................................... 35 外文文獻 ............................................................................................................................... 35 （一）原文 ..................................................................................................................... 35 （二）翻譯 ..................................................................................................................... 39 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設計 1 摘要 隨著以常規(guī)能源為基礎的能源結構隨著資源的不斷耗用將越來越適應可持續(xù)發(fā)展的需要，包括太陽能在內的可再生 資源將會越來越受到人們的重視。目前世界的主要能源是由吸收太陽能的植物經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。占人們能源消費的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。其中太陽能應用技術以其獨特的優(yōu)勢在全世界蓬勃發(fā)展，使人們在能源危機的焦慮中，感到不少欣慰。其中到達地球的能量高達 X 1011kW,穿過大氣層到達地球表面的太陽輻射能大約為 。 可以從兩個方面看太陽能利用的經濟性。 我國太陽能資源豐富和比較豐富的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區(qū)，年日照時數(shù)大于 2200h，太陽輻射總量高于 50165852MJ/（ m2? a） ,面積約占全國總面積的 2/3以上。美國能源部制定了從 20xx年 1月 1日開始的 5年國家光伏計劃和 2020～ 2030年的長期規(guī)劃 ,以實現(xiàn)美國能源、環(huán)境、社會發(fā)展和保持光伏產業(yè)世界領導地位的戰(zhàn)略目標。這些電站都建在光照充足，地理位置偏僻，電網不能到達的地區(qū)。其概念設計原理系統(tǒng)如圖 ，整個系統(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)。定日鏡采用視日運動軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結 合的方式進行跟蹤，當定日鏡和接收器表面最大距離為 300m時，其跟蹤誤差為 91m，跟蹤角度精度達到 19176。如果聚光倍率增加到幾十倍以上，聚光太陽電池的光電轉換效率，一般應大于 20%,且需耐高倍率的太陽輻射，特別是在較高溫度下的光電轉換性能要得到保證，故在半導體材料選擇、電池結構和柵線設計等方面都要進行一些特殊考慮。跟蹤過程當中就是要確保太陽光線與透鏡的中軸線平行。在焦點處放置陽光接收器，加熱工質，驅動動力發(fā)電裝置發(fā)電 。但是這種跟蹤方式算法復雜，成本高，對于小型碟式發(fā)電系統(tǒng)來說，可以考慮使用高精度傳感器跟蹤裝置來降低成本。 (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 ， 國外對于太陽光線自動跟蹤裝置 (或稱為太陽跟蹤器 )的研究有，美國 Blackace，在 1997年研制了單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調節(jié)，接收器對 太陽能的熱接收率提高了 15%。 不論是 單 軸跟蹤或 雙軸跟蹤，太陽跟蹤裝置可分為 ： 時鐘式、程序控制式、壓差式、控放式、光電式和用于天文觀測和氣象臺的太陽跟蹤裝置幾種。太陽的高度角隨季節(jié)的變化不是均勻的，對這種屬于被動式的跟蹤裝置，單軸跟蹤系統(tǒng)需要在每天開始工作時調整角度以對準太陽，雙軸跟蹤系統(tǒng)累積誤差比較大，需要定期進行校正。為了取得太陽的偏移信號，在反射鏡周邊設有一組空氣管作為時角的跟蹤傳感器。在容器的適當位置裝有太陽能擋板，只有在裝置對準太陽時，太陽輻射能才可等量地照射到兩個容器上。黑管內充有低沸點的液體物質，在常溫下，部分液體汽化形成飽和蒸汽，同時產生一定的飽和蒸汽壓，通過膠管驅動雙桿雙作用液壓缸運動，達到自動跟蹤目的?？胤攀教柛櫻b置對太陽方位角進行單向跟蹤，操作時，在太陽能接受面板西側安放一偏重，作為太陽能接受面板向西轉動的動力，并利用控放式自動跟隨裝置對此動力的釋放加以控制，使鏡面隨著太陽的西偏而轉動。一但太陽西移，遮光板的陰影隨之移動，太陽能電池便受到陽光照射，輸出一定數(shù)值的電流，從而發(fā)出偏移信號。控放式跟蹤器適合于聚光型的集熱裝置，如聚光型熱水器、太陽灶等。 圖 比較式太陽跟蹤系統(tǒng)得傳感器外形圖 比較控制式太陽跟蹤裝置。當太陽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，使得相應的供電電源的電壓要變大才能驅動跟蹤器，提高了能耗及其成本。 圖 不同長度圓筒的太陽光偏離角度方位示意圖 圖 “多元法”太陽跟蹤裝置得傳感器結構 “多元法”太陽跟蹤裝置。隨著天體光學的發(fā)展，十九世紀中葉之后，相繼出現(xiàn)了折軸望遠鏡、定日鏡、定天鏡等。控制采用光、機、電一體化技術，通過對太陽光強弱的檢測，實現(xiàn)對太陽的全自動跟蹤，可廣泛應用于農業(yè)、電信、氣象等領域中。集熱器固定在臺架平面上 。同步帶輪與絲杠的傳動比為 2:1，當步進 電機轉動 1圈即360176。自動跟蹤子程序流程見 圖 。為本課題中主 程序開始 跟蹤臺自動回零 實驗初始參數(shù)設置 試驗開始 ？ 自動跟蹤子程序 數(shù)據采集子程序 流量控制子程序 溫度控制子程序 數(shù)據處理子程序 試驗結束？ 主程序結束 N N Y Y 圖 試驗主流程圖 子程序開始 計算太陽當前位置 跟蹤器當前位置 是 否 為 零點？ 自動 調整跟蹤對準太陽 跟蹤器自動快速指向太陽 是否已對準太陽？ 子程序結束 圖 自動跟蹤子程序 Y Y N N 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設計 14 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的研發(fā)提供了基礎和依據。 （二）跟蹤系統(tǒng)的組成 跟蹤系統(tǒng)主要構成一般為：（ 1）太陽能采集裝置；（ 2）轉向機構；（ 3）控制部分；（ 4）貯能裝置；（ 5）逆變器。 控制部分 轉向機構 太陽能采集裝置 直流負載 交流負載 逆變器 貯能裝置 圖 跟蹤系統(tǒng)的基本構 成 控制器 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設計 15 由于本太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)要求最大限度的利用太陽能，因此必須要研制一套機構用來