【文章內(nèi)容簡介】 第 8 頁 共 20 頁 達(dá)到 IP65。組件抗風(fēng)壓達(dá)到 2400帕，能夠抵御 120Km/h 風(fēng)速，組件強(qiáng)度能抵御一般的風(fēng)沙、冰雹和雪壓。 “家庭電站”是一種家 庭太陽能發(fā)電系統(tǒng)的簡稱，主要由太陽能電池板、太陽能控制器和蓄電池三部分組成。“家庭電站”在我國不僅有較為成熟的技術(shù)支撐和現(xiàn)實(shí)需求，且隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，其在我國的發(fā)展將有著廣闊的空間。個(gè)人分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的條件并不難，即需要一臺(tái)光伏發(fā)電設(shè)備（太陽能電池板或組件）、一臺(tái)逆變器、一個(gè)微斷開關(guān)和一些導(dǎo)線即可。所謂逆變器是用來將發(fā)電設(shè)備發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為符合并網(wǎng)要求的交流電。微斷開關(guān)則主要起保護(hù)作用，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)跳開。這些“裝備”中最重要的是太陽能電池板。目前市場上的太陽能電池板大致分為單晶硅電池、 多晶硅電池、薄膜電池以及非晶硅薄膜電池。對于太陽能電池而言，最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換效率，目前在實(shí)驗(yàn)室所研發(fā)的硅基太陽能電池中，單晶硅電池效率為 25%，多晶硅電池效率為 %，薄膜電池效率不到 20%，非晶硅薄膜電池的效率僅為 %。 為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以 100W 輸出功率，每天使用 6個(gè)小時(shí)為例，介紹一下計(jì)算方法： （包括逆變器的損耗）：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為 90%，則當(dāng)輸出功率為 100W 時(shí)，則實(shí)際需要輸 出功率應(yīng)為 100W/90%=111W；若按每天使用 5小時(shí)，則耗電量為 111W*5小時(shí) =555Wh。 ：按每日有效日照時(shí)間為 6小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為 555Wh/6h/70%=130W。其中 70%是充電過程中，太陽能電池板的實(shí)際使用功率。 2 模擬光源跟蹤控制系統(tǒng) 系統(tǒng)工作原理： 正常情況下：光電池陣列接受光照后，光電傳感器輸出信號(hào)（電壓差）經(jīng)放大處理等（光源跟蹤信號(hào)前置電路）輸入單片機(jī)，單片機(jī)處理后發(fā)出信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而驅(qū)動(dòng) 電機(jī)對光電池陣列進(jìn)行水平和垂直方向的調(diào)節(jié)，以便保持同 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 9 頁 共 20 頁 太陽光垂直的角度，從而達(dá)到對太陽光的最大利用，通過當(dāng)前時(shí)鐘可以很方便的在太陽下山后（無光照時(shí)）控制光電池陣列回到初始位置，以便開始新的一天的工作。 非正常情況下：如果是陰天，光電傳感器檢測到的兩電壓信號(hào)相等，所以輸出的電壓差信號(hào)為零，這時(shí)可用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘優(yōu)先。單片機(jī)會(huì)結(jié)合當(dāng)前時(shí)鐘調(diào)節(jié)光電池陣列的角度，如果光電傳感器仍然檢測不到電壓差信號(hào)，則可判斷是陰天，系統(tǒng)停止連續(xù)跟蹤調(diào)節(jié)以節(jié)能；如果光電傳感器能檢測到電壓差信號(hào)，但是經(jīng)單片機(jī)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)整后，光 電傳感器再次檢測的信號(hào)與前一次相比沒有變化，則判斷光電池陣列是否觸到限位開關(guān)，若是，單片機(jī)將結(jié)合當(dāng)前時(shí)鐘對光電池陣列的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，若不是，則說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這時(shí)將由通信口發(fā)出信號(hào)通知工作人員進(jìn)行維護(hù)。 因地球自轉(zhuǎn)，對于同一地點(diǎn)而言，不同季節(jié)不同時(shí)間點(diǎn)，太陽光的照射角度是不一樣的，只有讓太陽能電池方陣時(shí)刻正對著太陽才能保證光照強(qiáng)度最高，因此要設(shè)計(jì)光源跟蹤系統(tǒng)，使太陽能的利用率達(dá)到最大化。 本系統(tǒng)的模擬光源跟蹤控制系統(tǒng)主要由 3盞日光燈（模擬早、中、晚三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的日照）、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽 能板水平和俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)（配減速箱）、三菱 FX2N 可編程控制器、按鈕和繼電器等組成。通過太陽能模擬追日跟蹤傳感器接收到的光線強(qiáng)度信號(hào)，利用 PLC 內(nèi)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行比較，調(diào)整太陽能電池板的左右位置及仰角。模擬光源跟蹤 PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配如表 1所示。 目前國內(nèi)外跟蹤太陽的主要方法可以分為三種： ①視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤②光電跟蹤③視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。 現(xiàn)就這三種跟蹤方案做一個(gè)簡要的介紹和比較。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 10 頁 共 20 頁 ①視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，即計(jì)算機(jī)先根據(jù)太陽運(yùn)行規(guī)律計(jì)算出一天內(nèi)某時(shí)刻太陽的位置角度，然后運(yùn)行控制程序使跟蹤裝置對準(zhǔn)太陽完成跟蹤。視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)可分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。單軸跟蹤一般采用 :①傾斜布置東西跟蹤 。 ②焦線南北水平布置 ,東西跟蹤；③焦線東西水平布置 ,南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤。工作原理基本相似。單軸跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但是由于入射光線不能始終與太陽能電池板垂直，收集太陽能的效果并不理想 [17][18]。如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽就可以獲得最多的 太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設(shè)計(jì)的。雙軸跟蹤又可以分為兩種方式 :極軸式全跟蹤和高度角一方位角式全跟蹤。在雙軸跟蹤中極軸式全跟蹤采用赤道坐標(biāo)系，高度角 — 方位角式全跟蹤采用地平坐標(biāo) ②光電跟蹤 目前，國內(nèi)常用的光電跟蹤有重力式、電磁式和電動(dòng)式，這些光電跟蹤裝置都使用光敏傳感器如硅光電管。在這些裝置中，光電管的安裝靠近采光板，調(diào)整采光板的位置使采光板對準(zhǔn)太陽、硅光電池處于陰影區(qū)；當(dāng)太陽西移時(shí)采光板的陰影偏移，光電管受到陽光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號(hào)，經(jīng)放大電路放大，由伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整角度使跟 蹤裝置對準(zhǔn)太陽完成跟蹤。光電跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便；但受天氣的影響很大，如果在稍長時(shí)間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，太陽光線往往不能照到硅光電管上，導(dǎo)致跟蹤裝置無法對準(zhǔn)太陽，甚至?xí)饒?zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作 [12]。 ③視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合 光電跟蹤方法容易受外界天氣、雜光的干擾。視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤在計(jì)算太陽角度的過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，從而影響跟蹤精度，并且跟蹤裝置的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精密程度也會(huì)影響到裝置的跟蹤精度。但是，將視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合就能克服兩者的缺點(diǎn)。在視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上加 兩個(gè)高精度傳感器。當(dāng)跟蹤裝置開始運(yùn)行時(shí)，用兩片高精度傳感器初始定位。在運(yùn)行當(dāng)中，以過程控制為主，傳感器瞬時(shí)測量作反饋，對程序進(jìn)行累積誤差修正。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。這種跟蹤方案跟蹤精度高，工作過程穩(wěn)定，應(yīng)用于目前許多大型太陽能發(fā)電裝置。但計(jì)算過程十分復(fù)雜，高精度傳感器 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 11 頁 共 20 頁 成本也很高，對于需要降低成本的小型太陽能利用裝置來講，該種跟蹤方式并不