【正文】 比較電路輸出真值表 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 窗口電路處理信號(hào)的工作原理：當(dāng)兩個(gè)光敏電阻受到的照度相同時(shí)，輸入電壓 Vi在 VREF(H)∶ VREF(L)范圍之內(nèi)，此時(shí)輸出信號(hào)為零，跟蹤平臺(tái)不動(dòng)。比較器的基本電路如圖 55 所示，參考電壓 VR 加于比較器的反相端，輸入信號(hào)電壓 Vi 加于比較器的同相端。光敏電阻的工作原理：當(dāng)入射光的照度發(fā)生改變時(shí)，電阻的電導(dǎo)率會(huì)隨之發(fā)生改變，表現(xiàn)出來的是電阻的阻值發(fā)生變化。通過設(shè)置復(fù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 精度探測單元，使跟蹤平臺(tái)既能大范圍的搜索太陽（粗跟蹤），又能對(duì)太陽進(jìn)行精確跟蹤，完全滿足太陽光線復(fù)雜多變的要求，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)跟蹤，這一技術(shù)是整個(gè)跟蹤平臺(tái)的核心。其體結(jié)構(gòu)見圖 54：設(shè)置一個(gè)暗筒，在暗筒外部東、南、西、北四個(gè)方向上分別布置 4 只光敏元件：其中一對(duì)光敏元件（ G G4）東西對(duì)稱安裝在暗筒外側(cè)，用來粗略的檢測太陽由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度即方位角；另一對(duì)光敏元件（ G G8）南北對(duì)稱安裝在暗筒外側(cè)，用來粗略檢測太陽的視高度即高度角；在暗筒內(nèi)部，東、南、西、北四個(gè)方向上 也分別布置 4 只光敏元件：其中一對(duì)光敏元件（ G G3）東西對(duì)稱安裝在內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 暗筒的內(nèi)側(cè)，用來精確檢測太陽由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度；另一對(duì)光敏元件（ G G7）南北對(duì)稱安裝在暗筒的內(nèi)側(cè)，用來精確檢測太陽的視高度。在理論上，跟蹤器應(yīng)對(duì)精度范圍內(nèi)光線的任何變化都能做出反應(yīng)。 自適應(yīng)復(fù)精度太陽跟蹤平臺(tái) 復(fù)精度的含義：跟蹤平臺(tái)有兩套（不同精度的）跟蹤探測單元，可大范圍搜索太陽（這稱之為粗跟蹤），一旦跟蹤到一定范圍，則啟動(dòng)精確跟蹤單元對(duì)太陽進(jìn)行精確跟蹤。 早上的復(fù)位工作可以用機(jī)械裝置來完成，但是該方法成本較高，如果采用傳感控制電路來控制跟蹤平臺(tái)完成復(fù)位，成本就不會(huì)增多。成本問題是制約太陽能運(yùn)用發(fā)展的一個(gè)重要問題，如果想普及太陽能的運(yùn)用，使之為市場所接受，就必須將其 價(jià)格降低到市場可以接收的范圍之內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確，而電路也比較容易實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于民用來說，不管是將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，還是直 接轉(zhuǎn)換成電能，采光設(shè)備的面積都較小且數(shù)量較少，用該類跟蹤器控制跟蹤不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，其高價(jià)位也很難被廣泛接受。利用控放裝置對(duì)此動(dòng)力的釋放加以控制，慢慢釋放此轉(zhuǎn)動(dòng)力，使太陽光接收器向西偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此方法既有擾動(dòng) 法的跟蹤能力，又有電壓反饋法的穩(wěn)定性，減少了系統(tǒng)運(yùn)行的振蕩。 電導(dǎo)增量法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)太陽能電池的照度發(fā)生變化時(shí)，其輸出端 電壓能以較快的方式追隨其變化，電壓波動(dòng)較擾動(dòng)法?。蝗秉c(diǎn)是它容易受到雜波信號(hào)的干擾而造成較大的誤動(dòng)作，并且跟蹤算法比較復(fù)雜，必須逐次調(diào)整以趨近于最大功率點(diǎn)，而無法很快調(diào)整至最大功率點(diǎn)，并且在跟蹤的過程中需花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間去執(zhí)行 A/D 轉(zhuǎn)換。其控制原理圖如下圖 42： 光伏電池列陣 DC 變換器 負(fù)載 控制器 V 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 42 擾動(dòng)法原理圖 擾動(dòng)法的優(yōu)點(diǎn)是控制電路較簡單，被測參數(shù)少，容易實(shí)現(xiàn)，制造成本較低。此方法的優(yōu)點(diǎn)為原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是這種方法忽略了溫度對(duì)陣列開路電壓的影響，在溫差較大的場所使用效果不佳。如圖 24 所示，光伏電池的 IV 和 PV 特性曲線都對(duì)應(yīng)著一定的光照強(qiáng)度和結(jié)溫條件，這些條件在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)不斷地變化，所以光伏電池的工作點(diǎn)會(huì)不斷地在各個(gè)曲線之間轉(zhuǎn)移，最大功率點(diǎn)也就會(huì)不斷變化位置。根據(jù)最大聚焦比的計(jì)算公式，作截?cái)嘀?，最大半接收?θa 與 CPC 截?cái)嗑劢贡?C 之間的關(guān)系如圖 38 所示。如果有了高精低廉的跟蹤裝置相配合，同時(shí)對(duì)目前存在的一些問題進(jìn)行研究解決， 其發(fā)展前景非常廣闊。而且它在使用過程中還存在著反射層易脫落、隨時(shí)間推移性能明顯下降的問題。 當(dāng)材料和焦距確定之后，就可以根據(jù) 39 式計(jì)算離開主光軸不同距離處每一個(gè)鋸齒棱的棱角Φ。也就是說，如果拋物鏡是理想的，投射在 CPC 開口上的在 177。所以拋物面反射鏡聚光器需要附加跟蹤裝置工作。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 33槽形拋物面反射鏡局部光路分析圖 由 32 式可知，接收器的直徑的大小是由聚光比決定的。同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，聚光比越高，聚光器的成本相對(duì)也就越貴。 圖 27 不同溫度下的光伏特性 （ a）光伏電池的伏安曲線；（ b）光伏電池的功率電壓曲線 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計(jì) 太陽能聚光器的工作原理：利用光學(xué)系統(tǒng)（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在較小面積上，提高單位面積上的入射光強(qiáng)度。光強(qiáng)從 2001000W/m2開路電壓變化比較平穩(wěn)。 （ VM）：在給定日照和溫度下相應(yīng) 于最大功率點(diǎn)的電壓。在一定的光強(qiáng)的照射下，特性曲線完全由電池的 PN 結(jié)特性和電阻分散參數(shù)確定。 e x p 1Lo qVI I I n K T????? ? ????????? (21) 其中 I 為電池單元輸出電流； IL 為 PN 結(jié)電流（ A）； IO 為二極管的反向飽和電流（ A）； V 為外加電壓（ V）； q 是單位電荷 （ 10 19? k 庫侖）； K 是玻耳茲曼常數(shù)（ 10 23? J/K）； T 是絕對(duì)溫度（ K）； n 為二極管指數(shù) [5]。 圖 21 為光 伏電池的單元模型和外觀。例如，當(dāng)光照射到由 P 型和 N 型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的 PN 結(jié)上時(shí)，在一定條件下，光能被半導(dǎo)體吸收后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子 — 電子和空穴。 ，獲得最大功率輸出，對(duì)光伏電池輸出最大功率點(diǎn)的跟蹤方法進(jìn)行簡單研究。光伏電池產(chǎn)生的電流通過 DC/DC 變換裝置可以直接供 給各種直流負(fù)載，同時(shí)為儲(chǔ)能裝置充電。 20xx 年 11 月，由國家計(jì)委組織實(shí)施的 “ 西部省份無電鄉(xiāng)通電工程光伏發(fā)電站 （ 含風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站 ） 建設(shè)項(xiàng)目 ” 正式啟動(dòng)，該項(xiàng)目是 “ 中國光明工程 ” 計(jì)劃的重要組成部分，涉及青海省、新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、四川省、陜西省等七省區(qū)。 1999 年世界光 伏電 池總產(chǎn)量為 202MW， 20xx 年增為 375MW，隨著美國 “ 百萬個(gè)太陽屋頂計(jì) 劃”、“歐洲可再生能源白皮書”和“日本新陽光計(jì)劃”的實(shí)施，到 20xx 年世 界光伏電池容量將達(dá) 20xx0MW。 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 上個(gè)世紀(jì)的 70 年代，由于兩次石油危機(jī)的影響，光伏發(fā) 電在發(fā)達(dá)國家受到 高度重視，發(fā)展較快。 ，就近供電，不必長距離輸送，因而避免了輸電線路等電能 損失。不僅如此，大量使用化石能源已經(jīng)開始造成全球變暖，燃煤會(huì)通過煤渣和煙塵放出大量有化學(xué)毒性的重金屬和放射性物質(zhì)，嚴(yán)重污染了人類的生存環(huán)境 [1]。由于太陽在天空中的位置是不斷變化的，為此本文采用了自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) 。 關(guān)鍵詞： 太陽能 自動(dòng)跟蹤 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Abstract 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ II Abstract .....................................................................................................................................III 第一章 緒論太陽能光伏發(fā)電概述 .......................................................................................... 1 開發(fā)新能源的迫切需要 ....................................................................................... 1 光伏發(fā)電的特點(diǎn) ................................................................................................... 1 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 ............................................................................... 2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡單介紹 ................................................................................... 4 本課題研究目的及所做的工作 ........................................................................... 5 第二章 光伏電池的研究與分析 .............................................................................................. 6 光伏電池的原理 ................................................................................................... 6 光伏電池的光伏效應(yīng) ................................................................................... 6 光伏電池的物理模型 ................................................................................... 7 光伏電池的輸出特性及其影響因素 ................................................................... 9 光伏電池的 IV 和 PV 特性曲線 ............................................................... 9 光伏電池的主要參數(shù) ................................................................................. 10 太陽的光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響 ..........................................11 溫度對(duì)光伏電池輸出特性的影響 ............................................................. 12 第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計(jì) .................................................................... 13 聚光比 ................................................................................................................. 13 典型聚光器的性能分析 ..................................................................................... 14 拋物面反射鏡的聚光性能 ......................................................................... 14 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 復(fù)合拋物面（ CPC）聚光器 ....................................................................... 16 折射式菲涅爾聚光器 ................................................................................. 17 聚光器的選擇和開發(fā) ......................................................................................... 19 聚光器的選擇 ............................................................................................. 19 CPC 聚光器的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì) ..................................................................... 20 第四章 光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤 ..............................................................................