【正文】 （ 1） Coper方程 太陽光線與地球赤道面的交角就 是太陽的赤緯角，以占表示。 ? (? 為觀察者當?shù)氐牡乩砭暥?)。所用開關(guān)器件，可以是繼電器，也可是 MOS晶體管。 在本光伏發(fā)電系統(tǒng)中考慮使用的蓄電池可以選用鉛酸蓄電池和堿性蓄電池。 在轉(zhuǎn)向機構(gòu)的組成中，底座主要由普通的鋼材加工而成，便于拆卸和移動。在本課題中采用的是雙軸跟蹤的方法對太陽進行即時跟蹤，使太陽能接收裝置能夠始終正對太陽，從而提高吸收效率。該裝置是檢測中心作試驗用的，試驗主程序流程如圖 。 （ 7）地平坐標系跟蹤方法的應(yīng)用 國家太陽能檢測中心開發(fā)了一套太陽集熱器性能測試系統(tǒng)，其中就包括了太陽跟蹤器?！岸嘣ā碧柖ㄎ谎b置由 6個單方向定位裝置構(gòu)成，并且它們共用正中央的光敏電阻。當太陽光偏離了一個較大的角度時 (陰雨天或者烏云過后 )，筒內(nèi)的傳感器可能接收不到太陽光，筒外 的傳感器就能反應(yīng)出照度差值，該信號經(jīng)放大后送入控制單元，控制跟蹤器開始工作。 （ 5） 光電式太陽跟蹤裝置。重力的控放由彈簧通過制動裝置和杠桿來實現(xiàn)。這種太陽跟蹤器在夜間能自動返回原來的位置。首先計算出太陽的位置，然后求出每個反射鏡要求的位置，再通過固定在兩個旋轉(zhuǎn)軸 (高度角和方位角跟蹤軸 )上的 13位增量式編碼器得到反射鏡的實際位置，最后把反射鏡要求所處的位置同實際上所處的位置進行比較，偏差信號用來驅(qū)動 機，使反射裝置對太陽運動進行跟蹤 I38)。捷克科學(xué)院物理研究所則以形狀記憶合金調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，通過日照溫度的變化實現(xiàn)了單軸被動式太陽跟蹤。 圖 單軸焦線東西水平布置（南北跟蹤） 圖 3種跟蹤方式的原理，跟蹤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸 (或 焦線 )東西向布置，根據(jù)事先計算的太陽方位的變化 ， 太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分繞轉(zhuǎn)軸作俯仰轉(zhuǎn)動跟蹤太陽。 碟式系統(tǒng)也稱盤式系統(tǒng)。聚光電池陣列由若干聚光電池串并聯(lián)構(gòu)成，若干陣列的串并聯(lián)還可構(gòu)成不同規(guī)模的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)。 雖然我國太陽能發(fā)電水平有了相當程度的提高，但是離大規(guī)模的應(yīng)用推廣還有很大的距離，光伏產(chǎn)業(yè)還處于成長期。世界光伏產(chǎn)業(yè)從 1999年的 201MW增加到 20xx年的 1100MW。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源缺乏、枯竭的最有效途徑。鈾的年開采量目前為每年 6萬噸，根據(jù) 1993年世界能源委員會的估計可維持到 21世紀 30年代中期，核聚變在 2050年前沒有實現(xiàn)的希望。 目前本設(shè)計僅通過簡單的計算公式得到的數(shù)據(jù)，對東西向進行每小時一次的角度改變，南北向進行每天一次的角度改變，再通過單 片機的判斷進行每晚的東西向回歸控制以及每半年的南北向跟蹤方向的改變控制。 畢業(yè)設(shè)計說明書（包括電路原理圖）。正是由于上述原因，世界能源問題日益嚴峻，表現(xiàn)在如下方面： 世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，據(jù)統(tǒng)計近 10 年內(nèi)化石燃料 (煤、石油與天然氣等 )能量消耗增加了近 20倍，預(yù) 計今后十年化石燃料的用量將翻一番，但全球己探明的石油儲量只能用到 2050年，天然氣也只能延續(xù)到 2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。 （二） 太陽能的特點 太陽是一個巨大的能源，萬物生長都要依靠太陽，地球上絕大部分能源歸根究底是來自太陽的。一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且在太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 5 接收太陽能時不征收任何“稅”，可以隨地取用 。按照預(yù)計的發(fā)展速度 ,20xx 年美國光伏銷售達到 。 圖 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 塔式太陽能發(fā)電站的聚光子系統(tǒng)是大量按一定排列方式布置的平面反 射鏡陣列群 .它們按四個象限分布在高大的中心接收塔四周，形成一個巨大的鏡場。這時普通晶體硅太陽電池已無法承受，必須選用專門的材料和電池結(jié)構(gòu)制造聚光太陽電池?；蛟诮裹c處直接放置發(fā)動機組發(fā)電，如斯特林發(fā)動機組構(gòu)成的碟式太陽能斯特林發(fā)電裝置，技術(shù)上更為先進。極軸式全跟蹤原理如圖 ，太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的一軸指向天球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱 為極軸 ； 另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。 （ 1） 時鐘式太陽跟蹤裝置是一種被動式的跟蹤裝置，有單軸和雙軸兩種形式，其控制方法是定時法。當太陽偏移時，兩根空氣管受太陽的照射不同，管內(nèi)產(chǎn)生壓差，當壓力達到一定的數(shù)值時，壓差執(zhí)行器就發(fā)出跟蹤信號，用壓力為。當太陽正對跟蹤器平板時，兩黑管的受熱面積 (投影面 )相等，黑管保持同樣的受熱狀態(tài)，液壓缸活塞的兩側(cè)受力處于平衡狀態(tài)，跟蹤器平板靜止不動。信號經(jīng)放大，使高靈敏的繼電器動作，并通過執(zhí)行繼電器控制電磁鐵吸合，于是制動裝置松開，集熱裝置向西旋轉(zhuǎn)，直至對準陽光。設(shè)置一個圓筒形外殼，在圓筒外部，東、南、西、北四個方向上分別布置 4只光電阻 。其次要設(shè)計長度合適的圓筒。這些裝置靠互相垂直的兩條軸旋轉(zhuǎn)跟蹤天體，最常用的兩軸裝置有地平式和赤道式兩種。水平轉(zhuǎn)臺相當于集熱器的方位軸，由一臺步進電機驅(qū)動，繞垂直于當?shù)厮矫娴妮S旋轉(zhuǎn)，用以跟蹤太陽的方位角，其控制流程為 :步進電機一諧波減速器 (降速增矩、角度細 分 )一水平回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺。 其中，2軸為俯仰軸， X軸為方位軸。 系統(tǒng) 組成 如圖 。電池板固定架用來對太陽能電池板進行固定，要求設(shè)計合理，穩(wěn)定。 逆變器是將直流電變換為交流電的電力變換裝置，逆變器技術(shù)在電力電子技術(shù)中已經(jīng)較為成熟。每轉(zhuǎn)一周為一晝夜，一晝夜又分為 24h，所以地球每個小時自轉(zhuǎn) 15176。白晝最長，這時候地球北半球天文夏季開始。 27180。冬至日 (12月 2日 )，太陽正午高度達最小值 90176。 假設(shè)觀察者位于地球北半球中緯度地區(qū)，我們可以對太陽在天球上的周年視運動情況做如下描述。一個好的充電控制器能夠有效地防止蓄電池過充電和深度放電，并使蓄電池使用達到最佳狀態(tài) 。單片機把各項功能部件都集成 在一塊芯片上，因此它的結(jié)構(gòu)緊湊、超小型化、價格低廉、易于開發(fā)應(yīng)用。 目前市場上的 太陽能電池 基本都為封裝后的成品， 通過封裝處理的太陽能電池就可以應(yīng)對各種氣候條件，并且耐沖擊，可以適應(yīng)各種應(yīng)用條件，達到了長期使用的目的，從而很好的滿足了本太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)要求。另外，本章節(jié)還對 幾種 太陽能 發(fā)電裝 置 進行了分析， 并且 對 目前的 各種跟蹤方法的 進行了分析對比 ， 從而對目前的太陽能跟蹤技術(shù)有了一定的了解 。另一臺步進電機驅(qū)動同步帶輪帶動絲杠螺母旋轉(zhuǎn)，使絲杠進行直線運動，相當于改變俯仰軸轉(zhuǎn)角用以改變集熱器的傾斜度，從而跟蹤太陽的高度角，其控制流程為 :步進電機一同步帶輪 (傳遞動力卜絲杠螺母 (旋轉(zhuǎn)運動 )一絲杠 (直線運動 )。全自動太陽跟蹤裝置根據(jù)地平坐標、雙軸跟蹤原理，機構(gòu)設(shè)計朝著高精度，大范圍跟蹤方向發(fā)展，在有限的接受面積上最充分的應(yīng)用太陽能，降低裝置的成本 。太陽光線偏離角度在一個較大范圍內(nèi)時，長圓筒內(nèi)部的兩個光敏電阻不會出現(xiàn)照度差，系統(tǒng)不能連續(xù)跟蹤太陽光線的角度變化。 該跟蹤裝置對太陽的高度角和方位角進行雙軸跟蹤，現(xiàn)在單獨研究對方位角進行跟蹤的工作原理，假設(shè)太陽的高度角是不變的，即假設(shè)圓筒是始終在高度方向?qū)侍柕?。當集熱裝置轉(zhuǎn)至西邊的極限位置時，觸動極限開關(guān)，切斷控制系統(tǒng)的電源 .第二天，只要將集熱裝置人工轉(zhuǎn)至向東的位置，便可開始新的跟 蹤。 （ 4） 控放式太陽跟蹤裝置。其中的液體 (如氟里昂 R一 12)可以互相流通。其主要缺點是 :跟蹤精度不夠。這種跟蹤系統(tǒng)的特點是跟蹤精度高，而且太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較容易。 圖 蝶式太陽能系統(tǒng)發(fā)電裝置 目前碟式發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤方式和塔式電站中定日鏡的跟蹤方式完全相同，多 采用視日運動軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié)合的跟蹤方式。 圖 聚光太陽電池組件模塊的結(jié)構(gòu) 太陽能自動跟蹤聚焦光伏發(fā)電系統(tǒng)是 采用聚焦的方式將太陽光的光能密度大大提高 (400倍以上 )，可使太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提高，在小面積的單晶硅片上獲得大的電流。 美國太陽 Ⅱ 號電站是世界上較為典型的塔式太陽能熱發(fā)電站，是在總結(jié)太陽 I號電站試運行的基礎(chǔ)上，為推進塔式太陽能熱發(fā)電站商用化進程而建設(shè)的先導(dǎo)性工程。目前我國已建成的較大的光伏電站有西藏雙湖 25千瓦光伏電站，西藏安多 100千瓦光伏電站以及目前中國最大的新疆北塔山牧場 150千瓦太陽能光伏電站等。全國各地太陽能輻射量為 3340 8400MJ/()，中值為 5852MJ/（ m2? a）。太陽放射的總輻射能量大約是 X 1021 kW，極其巨大的?，F(xiàn)在人們常用的一次能源有煤炭，石油，原子能等。 （一）原文 ............................................................................................... 錯誤 !未 定義書簽。 結(jié)論與展望 ............................................................................................................................ 57 參考文獻 ............................................................................................................................... 58 致謝 ...................................................................................................................................... 59 外文文獻 ......................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的極大關(guān)注。有如下的優(yōu)點 : “無限性” 太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用能量巨大。在我國廣闊富饒的土地上，有著十分豐富的太陽能資源。 太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的重要方式 , 隨著國家西部開發(fā)政策的推行及光明工程的實施 , 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)取得了較快發(fā)展。所以，在太陽能熱發(fā)電站中，塔式電站的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。它是電池模塊外罩的一部分，電池組件的散熱器位于電池外罩的陰影里 (正常跟蹤狀態(tài) )，不被太陽光直射，因而便于散熱，使電池的溫度低，效率較高。圖 式太陽能發(fā)電系統(tǒng)裝置。工作時 太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分根據(jù)太陽的視日運動繞方位軸轉(zhuǎn)動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的傾斜角，從而使能量轉(zhuǎn)換部分所在平面的主光軸始終與太陽光線平行。這種跟蹤裝置的主要優(yōu)點是 :結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，并且該裝置的控制系統(tǒng)也十分簡單。跟蹤器是裝在太陽能利用裝置樞軸兩側(cè)的一對裝有低沸點液體的密閉容器。缺點是沒有足夠的工作空間，而且一般只用于單軸跟蹤，不能完成自動對太陽往返于南北回歸線之間運動的跟蹤，只能每隔一段時間，重新對準陽光 ，因此精度比較低。由于系統(tǒng)的慣性很大，如不采取措施往往會跟蹤過頭，產(chǎn)生較大的誤差 .有了多諧振蕩器后，不管轉(zhuǎn)多大的角度，電磁鐵始終按照吸合一釋放一吸合一釋放的間歇方式動作，集熱裝置逐步向西旋轉(zhuǎn)，直至追上太陽。另一對光電阻 (P6， PS)南北對稱安裝在圓筒的內(nèi)側(cè)，用來精確檢測太陽的視高度，傳感器外形如圖 。當使用長圓筒時，假設(shè)太陽光線偏離一個超出了范圍 A又在 B的范圍內(nèi)的角度，如圖 ，所示因為偏離角度超過了范圍 A，圓筒內(nèi)部兩個 光電阻產(chǎn)生了照度差值，該信號經(jīng)過處理放大，控制跟蹤器跟蹤上太陽 ； 如果此時使用較短圓筒，偏離角度在 B的范圍內(nèi)則不會使內(nèi)部兩個光電阻產(chǎn)生照度差，系統(tǒng)不會進行跟蹤，因此此時系統(tǒng)的精度高于使用短圓筒的情況。 未來的太陽跟蹤裝置應(yīng)采用全自動跟蹤陣。 /，山此可以計算集熱器方位角為 a時步進電機發(fā)出的脈沖數(shù)為120a/ 。 圖 太陽集熱跟蹤臺 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 21 主程序開始 跟蹤臺自動回零 實驗初始參數(shù)設(shè)置 試驗開始？ 自動跟蹤子程序 數(shù)據(jù)采集子程序 流量控制子程序 溫度控制子程序 數(shù)據(jù)處理子 程序 試驗結(jié)束？ 主程序結(jié)束 N N Y Y 圖 試驗主流程圖 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 22 （ 八 ）本章小結(jié) 在本章節(jié)中分析了現(xiàn)代能源日益短缺的嚴峻現(xiàn)狀和新型能源發(fā)展的趨勢，從而說明了利用太陽能做為一種新型能源是有效而可行的，太陽能是一種清潔環(huán)保并且用之不竭的能源，如何對其進行利用將是未來能源研究發(fā)展的趨勢。因此，太陽能電池 需要 通過膠封、層壓等方式封裝成平板式結(jié)構(gòu)才能投入使用 ，如 層壓的封裝方式，即將太陽能電池片的正面和背面各用一層透明、耐老化、 黏 結(jié)性好的熱熔性膠膜封裝，并采用透明度高、耐沖擊的低鐵鋼化玻璃做為蓋板，用耐濕抗酸的復(fù)合薄膜或者玻璃等其他材料做背板，通過真空層壓工藝將電池片、正面蓋板和背板薪合為一個整體，從而構(gòu)成一個使用的太陽能電池發(fā)電器件，稱為太陽能電池組件。單片機將中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器 /計數(shù)器單元集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個完整的計算機體系。無論太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是大還是小，是簡單還是復(fù)雜，充電控制器都必不可少。因此，地球處于運行軌