【正文】 定性；另一方面減少電力系統(tǒng)的旋轉備用和運行成本，以充分利用太陽能資源，獲得更大的經濟效益和社會效益。盧靜等人采用BP神經網絡模型，把測試數(shù)據(jù)預測結構的部分預測值和實際值進行比較，并發(fā)現(xiàn)以數(shù)值天氣預報作為輸入氣象數(shù)據(jù)的短期光伏發(fā)電功率預測只能跟蹤光伏電站數(shù)據(jù)功率的趨勢，捕捉不到短時的云層變化信息，因此不能跟蹤光伏電站輸出功率的短時波動[5] 。一方面有效地降低光伏接入對電網的影響，提高電網運行的安全性和穩(wěn)定性；另一方面減少電力系統(tǒng)的旋轉備用和運行成本，以充分利用太陽能資源，獲得更大的經濟效益和社會效益。地基遙感測云儀器根據(jù)測量技術主要分為以下幾種：（1） 微波氣象雷達和遙感輻射測量這是兩種比較傳統(tǒng)的方法，可以做到云層的監(jiān)測，但存在體積大、質量大、能耗高、成本高和靈敏度不夠等缺點[8]。)，當太陽高度角大于10176。美國加利福尼亞大學研制成功了一種全天空成像儀WSI[16]。由于其采用的光學部件較為昂貴，工程設計又非常復雜，所以價格較高。此監(jiān)視系統(tǒng)使用線陣長波紅外探測器采集尺寸為120120像素的圖像，采用串口傳輸圖像數(shù)據(jù)；監(jiān)測設備有4條機械支架，有較大面積的成像遮攔；另外云圖只包含3種成分（晴朗、霾、云），可以給出天空輻射圖[21]。由兩個電機來分別驅動，調整相機的方向，使相機的主光軸對準太陽。 控制系統(tǒng)部分控制系統(tǒng)主要包括跟蹤算法的計算分析和算法流程圖。第四章闡述了自動跟蹤算法，主要內容有：確定了跟蹤方式，對視日運動軌跡跟蹤進行了詳細的計算分析，設計了跟蹤主程序和子程序。本裝置采集到的圖像要為云軌跡算法提供原始數(shù)據(jù)，有較高的精度要求，取跟蹤精度。（7） 供電電壓：外部供電為AC220V，內部根據(jù)供電需要采用相應的電源適配器。最后，將得到的信息信號輸入神經網絡，由神經網絡對光伏發(fā)電功率進行超短期功率預測，得到功率預測信號，最終實現(xiàn)光伏發(fā)電的超短期功率預測。但是四連桿機構也有一些缺點：本文中四連桿主要用于傳動和定位，在定位精度上，四連桿機構收到加工精度和安裝精度的影響很大；存在死點等問題。但是因為本裝置結構過小，最小型號的外球面軸承在結構匹配上還是存在很多問題。 二自由度機械跟蹤機構總體示意圖注： 二自由度機械跟蹤機構運動簡圖 方位角跟蹤機構的結構方位角跟蹤機構主要由3個底座基板、1個步進電機、l組蝸輪蝸桿、1個蝸輪軸、2個蝸桿支承座、1個電機支承座、2個軸承、2個軸承座、1個支撐法蘭、1個高度角基板以及1個螺母等組成。步進電機則安裝在電機支承座上。步進電機則安裝在電機支承座上。（2） 動力源的選取在機械傳動中，大多采用電動機作為動力源。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。國內常用的光電跟蹤機械裝置形式，主要有電動式和電磁式。（2） 視日運動軌跡跟蹤視日運動軌跡跟蹤通過使用天文學公式，計算出太陽運動軌跡的理論值來控制跟蹤裝置進行太陽跟蹤。由于赤緯角隨季節(jié)變化，應定期調整相機主光軸使其圍繞赤緯軸俯仰轉動。（2） 時角坐標系：以地心為原點建立的坐標系。（9） 積日n：即日期在年內的順序號，如1月1日取為1，12月31日取為365，閏年則為366。太陽運行軌跡的傳統(tǒng)計算方法是通過計算球面三角幾何得到的。因此，根據(jù)圖所示，在時角坐標系中為：= ()參照地平坐標系和時角坐標系，可將時角坐標系變換至地平坐標系，使其具有相同的原點。時角是一個與時間相關的物理量，可以由當?shù)氐恼嫣枙r求得。因此，所得出的時角： （），由此可以得到地平坐標系下，太陽跟蹤控制系統(tǒng)的控制方程： （） （）為有效跟蹤太陽的位置，除了要計算出太陽的實時位置外，還需要知道具體某天的日出時角和日落時角[28]。若高度角和方位角分別為 和，根據(jù)跟蹤機構所在的基準位置就可以確定轉動到起始位置的驅動角度，即跟蹤機構在水平面上向東旋轉（上午，為負值）或向西旋轉（下午，為正值）；在垂直方向上，向上旋轉，這樣跟蹤機構就轉至起始位置了。這里首先介紹一下，執(zhí)行機構中的兩個步進電機分別為高度角電機和方位角電機。至于轉至起始位置的跟蹤，高度角電機總是反轉，即相對于基準位置處相機水平放置而向下轉；方位角電機的旋轉方向，則在正午前后有所不同。光學器件若暴露在野外，易受灰塵、雨雪、露、霜的污染，所以需要一個外殼保護鏡頭和整個裝置。（1） 方案一 遮光裝置（方案一）方案一采用一個凸面鏡來采集圖像，此時相機倒置，并在相機鏡頭前放置一個遮光塊。解決的方法只能是和現(xiàn)有的天空成像儀一樣，增加遮光塊與鏡頭間的距離。因此，只要這個遮光片上有一個大小合適的、剛好能遮住太陽的像的遮光點就能滿足要求。本文采用鈑金件制作外殼，材料為SECC。因此，高度角電機重新選取為28步進電機的最小型號28BYG250C，步距角為。cm2）10012重量（kg）外形尺寸（mm）575741282840驅動器型號DV378ZD8731 高度角蝸輪蝸桿設計（） 高度角蝸輪轉矩T2的計算： 高度角機構三維模型圖 高度角機構運動簡圖已知：相機質量為200g，4429mm；，（非標零件的質量和重力臂均來自軟件Solidworks）。（2）確定載荷系數(shù)K 因為工作載荷較穩(wěn)定，取載荷不均系數(shù)；由表 11—5選取使用系數(shù)；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)；則：（3）確定彈性影響系數(shù)由于鑄錫磷青銅ZCuSn10P1蝸輪與45鋼蝸桿相配，故。壽命系數(shù) 因此，彎曲強度是滿足要求的。mm。所得結構圖如下： 高度角蝸輪軸的結構與裝配 彎矩圖和扭矩圖由于本裝置載荷較小，無需進行強度校核，彎矩圖、扭矩圖和校核過程略。mm，步進電機的許用轉矩為[T1]=cmJ3=131g轉動慣量校核已知：主要考慮高度角基板、高度角步進電機、軸承座支架、高度角蝸輪、相機、方位角蝸輪的轉動慣量，對應的質量分別為212g、150g、46g、370g、200g和389g，對應的等效回轉半徑分別為13cm、9cm、5cm、6cm和6cm，其中高度角蝸輪需另算。cmJ6=89293g控制系統(tǒng)以跟蹤算法設計為主，包括跟蹤算法的計算分析和算法流程圖。參考文獻[1] 朱訓．關于中國能源戰(zhàn)略的辨正思考[J]．中國能源，2003，25(10)：412.[2] 崔榮強．太陽能光伏發(fā)電——中國低碳經濟的希望[J]．自然雜志，2010，32(3)：149155．[3] 王健強．太陽能發(fā)電技術與應用——太陽輻射與太陽能資源[D]．北京:北京交通大學，2008．[4] 李光明，廖華等．并網光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量預測方法的探討[J]．云南師范大學報，2011，31(2)：3438．[5] 盧靜，劉純，王曉蓉等．光伏發(fā)電功率預測統(tǒng)計方法研究[J]．華東電力，2010，38(4)：05630567.[6] 高太長，劉磊，趙世軍等．全天空測云技術現(xiàn)狀及進展[J]．應用氣象學報，2010，21(1)：102108．[7] 篤嗚，韓愛梅．我國衛(wèi)星總云量與地面總云量分布的對比分析[J]．應用氣象學報，1998，9(1)：3237．[8] 戴永江，蔡喜平等．遙感測云微脈沖激光雷達[J]．紅外與激光工程，2000，29(6): 15．[9] Bradbury D L, Fujita T. Computation of Height and Velocity of Clouds from Dual, Wholesky, Timelapse Picture Sequences. Satellite and Mesometeorology Research Project（SMRP), 1968.[10] Gardiner B G, Kirsch P J. Setting Standards for European Ultraviolet Spectroradiometers. EC Air Pollution Report No. 53, Commission of European Communities, Luxembourg. 1995: 1138. [11] Long C N, Slater D W, Tooman T. Total sky imager model 880 status and testing results[R]. The . Department of Energy, Office of Energy Research, Office of Health and Environmental Research, 2001.[12] Cazorla A, Olmo F J, AladosArboledas L. Development of a sky imager for cloud cover assessment[J]. J Opt soc Am A, 2008. 25(1): 2939. [13] 霍娟，呂達仁．全天空數(shù)字相機觀測云量的初步研究[J]．南京氣象學院學報，2002，25(2)：242246．[14] 王宏波，王治華，何捷等．成都地區(qū)中低云層的激光雷達探測[J]．光子學報，2007，36(2)：351353．[15] 陳臻懿，張玉鈞等．激光雷達探測合肥云層高度方法研究及分析[J]．激光技術，2010，34(6)：734735．[16] Shields J E, Karr M E, Tooman T P, et a1. The Whole Sky imagerA Year of Progress. Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tucson, Arizona, 1998. [17] GENKOVA I, LONG C N, BESNARD T, et al. Assessing cloud spatial and vertical distribution with infrared cloud analyzer [C]. Fourteenth ARM Science Team Meeting Proceeding, 2004. [18] SHAW J A, NUGENT P W, PUST N J, et al. Radiometric cloud imaging with an uncooled micro bolometer thermal infrared camera[J]. Optics Express, 2005, 13(15): 58075917. [19] 孫學金等．基于非制冷紅外焦平面陣列的全天空紅外測云系統(tǒng)[J]．紅外與激光工程，2008，37(5)：762764．[20] 王昊京，王建立等．大視場云層分布定位的光電測量系統(tǒng)[J]．光學精密工程，2010，18(8)：17231730．[21] MALLAMA A, MCGARR Y J, DEGNAN J, et al. The weather sensor for SLR2000[C]. 12th International workshop on Laster Ranging Matera, Italy, 2000: 162170. [22] 劉美琪等．評估云層對觀測設備威脅等級的光電測量系統(tǒng)[J]．飛行器測控學報，2011，30(4)：4447．[23] 霍娟，呂達仁．云的移動軌跡成像模擬及云量變化分析[J]．南京氣象學院學報，2006，29(2)：210214．[24] 徐靜．自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究[D]．杭州：杭州電子科技大學，2009．[25] 關繼文．基于DSP的高精度太陽能跟蹤控制器設計與實現(xiàn)[D]．合肥：中國科學技術大學，2010．[26] 王炳忠等．太陽能中天文參數(shù)的計算[J]．太陽能學報，1999，20(2)：810．[27] 沈輝，曾祖勤等．太陽能光伏發(fā)電技術[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2009．68．[28] 王炳忠等．幾種太陽位置計算方法的比較研究[J]．太陽能學報，2001，22(4)：413416．[29] 紀名剛等．機械設計第八版[M]．北京：高等教育出版社，2009．238271．致謝時光荏苒，轉眼四年的大學生活即將結束。