【正文】 因此本電池板控制系統(tǒng)能夠大范圍、跨緯度的得到應(yīng)用，克服了以往電池板控制系統(tǒng)在地域上應(yīng)用的局限性，并在電池板控制系統(tǒng)安裝就位后，無人調(diào)整，自動跟蹤上的智能性。利用衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng) GPS 接收機(jī)，給出用戶所在地的緯度數(shù)據(jù)，設(shè)定并固定電池板的俯仰角；根據(jù) GPS 接收機(jī)給出的時(shí)間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算太陽的方位角，通過計(jì)算得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容，控制水平方位電機(jī)的轉(zhuǎn)動，使得太陽能電池板保持與太陽矢量方向垂直。QA時(shí) 角 t天球赤道zpl地平圈PP 39。 二、 球面三角形的定義 球面上兩兩相交的三個(gè)大圓弧所圍成的幾何圖形稱之為球面三角形，這三個(gè)大圓弧成為球面三角形的邊，用 a 、 b、 c 表示。真太陽位于上中天的時(shí)刻，叫做真中午， 第 8 頁 所以真太陽時(shí)具有地方性，不同的地方真中午的時(shí)刻是不同的，一個(gè)真太陽日分成 24 小時(shí)真太陽時(shí)，真太陽是以真太陽是時(shí)角 t 進(jìn)行度量的，顯然人們在應(yīng)用真太陽日時(shí)候，由于各個(gè)地方的真太陽時(shí)不同，且地球在軌道上運(yùn)行的速度不一樣，從而導(dǎo)致真太陽時(shí)不一致性。Q1PP 39。與地平圈相平行且與天球相交成的小圓叫地平緯圈，與地平圈垂直的大圓叫地平經(jīng)圈。 對于 圖 2 所示 方案 中的 風(fēng)力傳感器采集模塊、光強(qiáng)采集模塊、 GPS 模塊、 方位 磁傳感器 采集模塊 ，根據(jù)功能的不同可以有不同的配置方案，從而構(gòu)成不同功能的跟蹤控制系統(tǒng) 。因此必須設(shè)計(jì)一種隨著太陽運(yùn)動的跟蹤控制系統(tǒng)，使得太陽能電池板 接收到 的光照強(qiáng)度最大，資源的利用率最大。 目前，著太陽能應(yīng)用的普及，眾多的科研院所和企事業(yè)單位針對太陽能跟蹤控制系統(tǒng)開展了卓有成效的研究。 所謂天球，即以觀察者為球心，需要的時(shí)候也可以把球心假想移到地球或者太陽的中心，并且以任意長度為半徑，其上分布著所有天體的球。方位角 A，以地平面南點(diǎn) S 點(diǎn)為零度，向西為正值，向東為負(fù)值。若從天赤道向北天極方向量度為正，向南天極方向量度為負(fù)。即： pz tt ??? 式中： ? 表示時(shí)差， zt 為真太陽時(shí)， pt 為平太陽時(shí) 太陽位置計(jì)算原理 、球面三角形的相關(guān)概念 人們引入了天球的概念后，把宇宙空間的恒星等投影到天球面上 ， 研究它們在 天球 上的位置和運(yùn)動，而忽略它們在 宇宙 空間的實(shí)際分布。 三、 球面三角形相關(guān)公式 對于給定的球面三角形，其邊與角滿足一定的函數(shù)關(guān)系，下面給出這些公式 。PQP 為子午圈； 39。根據(jù)用戶所在地的緯度數(shù)據(jù)，設(shè)定并固定電池板的俯仰角；根據(jù)能量傳感器檢測信息，計(jì)算能量最大時(shí)的方位角，通過控制水平方位電機(jī)的轉(zhuǎn)動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。因此，用角度差等于一個(gè)域值可以判斷電池板朝向是否移動到目標(biāo)的位置。光強(qiáng)采集采用的是光強(qiáng)傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換、單片機(jī)微控單元，其中光強(qiáng) 傳及入射角傳感器是由我們自主研發(fā)， 4 方位實(shí)時(shí)采集天空中太陽光線的照射強(qiáng)度，并由光電轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換，再將電信號進(jìn)行比較，形成差模信號，最后通過 A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)微控單元，完成對其俯仰位置的調(diào)整。 、太陽高度角 h 的計(jì)算 按球面三角形定理，球面三角形邊的余 弦，等于其他兩邊余弦的乘積，加上該兩邊正弦余其夾角余弦的乘積，即 Pzlzlp c o ss ins inc o sc o sc o s ????? 將 Z、 P、 L 的值代入上式得： th c o s)90s i n ()90s i n ()90c o s ()90c o s ()90c o s ( ?????????? ???? ooooo 所以易得到太陽高度角的計(jì)算公式如下： tc osc osc oss ins ins inh ????? ???? 特殊地，正午太陽高度角 h0 時(shí)，因正午時(shí)的時(shí)角 t=0；所以代入上式 后 可 有： ???? c o sc o ss ins ins in h 0 ???? 又按照兩內(nèi)角和的三角函數(shù)可以得到 ， )co s (s inh 0 ?? ?? 與 ))(90s in ()c o s ( ???? ???? o 得到正午太陽高度角公式 )(900 ?? ??? oh ， 或者 )(900 ?? ??? oh 春秋分 時(shí) 的正午太陽高度角時(shí)候 赤緯 0?? 。 、太陽位置計(jì)算原理 計(jì)算太陽在天球中對于地球上某點(diǎn)的相對位置，是由該觀測點(diǎn)的地理緯度、季節(jié) (年、月、日 )和時(shí)間三個(gè)因素來決定的，通常以地平坐標(biāo)系以及赤道坐標(biāo)系同時(shí)表示太陽的位置。 球面上的兩點(diǎn)距離 第 9 頁 球面上兩點(diǎn) A、 B 之間的大圓?。ㄝ^短的那段），的長度叫做球面上兩點(diǎn) AB之間的距離，可以證明：在球面上連接 A、 B 兩點(diǎn)的所有曲線中 AB 最短。所以若已知天體經(jīng)過正南子午線 (時(shí)角零度線 )至觀測時(shí)刻的位置，所經(jīng)歷的時(shí)間乘以 o15 ，即可得到天體在觀測時(shí)刻所處位置的時(shí)角 t 值。天 頂 ZEE 39。 地平坐標(biāo)系 地平坐標(biāo)系是以通過觀測點(diǎn) O 的地平面與天球相交的地平圈為基本圈，以通過 O 點(diǎn)的天頂、天底、地平 面南點(diǎn)及北點(diǎn)的子午圈為第二個(gè)基本圈，如 圖 3 所示。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案概述 上述各種方法，雖然在 不同的方面有各自的優(yōu)點(diǎn)，然而在實(shí)際的應(yīng)用過程中或多或少的存在著誤差大，靈活性差、非全天候跟蹤等缺點(diǎn) 。 太陽能自動跟蹤系統(tǒng) 技術(shù)方案 南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院 第 2 頁 目錄 太陽能發(fā)電自動跟蹤控制系統(tǒng)發(fā)展概述 .............................................................. 1 國內(nèi)外太陽能發(fā)電跟蹤控制系統(tǒng)發(fā)展概述 .................................................. 1 太陽能發(fā)電跟蹤控制系統(tǒng)特點(diǎn) ...................................................................... 2 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案概述 .............................................................................................. 2 太陽跟蹤數(shù)學(xué)模型的建立 ...................................................................................... 3 、太陽與地球的位置關(guān)系 ................................................................................ 3 天球與天球坐標(biāo)系 ................................................................................ 4 地平坐標(biāo)系 .................................................