基于光伏發(fā)電的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-06-02 00:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TAL2(18腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在89S52片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。要檢查片內(nèi)振蕩電路是否正常工作時(shí)，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號(hào)輸出。XTAL1(19腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。,編制程序輸出脈沖信號(hào) ,改變輸出脈沖的電平,達(dá)到使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)之目的[12]。其驅(qū)動(dòng)電路如圖36，J0J3與步進(jìn)電機(jī)順序連，既J0連到A點(diǎn)，J1連到C點(diǎn)，J2連到B點(diǎn)，J3連到D點(diǎn)（參閱圖37所示混合式步進(jìn)電機(jī)繞組示意圖）。J8接電源正極，J9接電源負(fù)極?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)功率較大，而單片機(jī)各引腳的驅(qū)動(dòng)能力不夠，所以要借助三極管來(lái)做驅(qū)動(dòng)。圖36 混合式步進(jìn)電機(jī)繞組圖37 混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用42BYGH ，其技術(shù)參數(shù)和技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表38。表38 電機(jī)技術(shù)參數(shù)和技術(shù)規(guī)格技術(shù)參數(shù)技術(shù)規(guī)格步進(jìn)角精度177。5%電感精度177。20%型號(hào)42H47H0806A最大靜力矩44(Ozin)電阻精度177。10%介電強(qiáng)度500VAC電壓6V(gcm)轉(zhuǎn)軸軸向跳動(dòng)轉(zhuǎn)軸徑向跳動(dòng)電流引線6環(huán)境溫度10ＯC +50ＯC電阻轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量68(gcm2)絕緣等級(jí)電感步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。本設(shè)計(jì)采用混合式步進(jìn)電機(jī)，它集合了永磁式和反應(yīng)式的特點(diǎn)。它又分為兩相和五相：。本設(shè)計(jì)采用兩相步進(jìn)腳。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理是：轉(zhuǎn)動(dòng)方向是通過(guò)通電的順序來(lái)控制的，以四相單四拍為例：按A→B→C→D→A次序通電時(shí)，為正轉(zhuǎn)；按A→D→C→B→A次序通電時(shí)，為反轉(zhuǎn)。 四相步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配表如表39表39 四相單四拍脈沖分配表（共陽(yáng)）ABCDN+00111N+11011N+21101N+31110第4章 自動(dòng)跟蹤的軟件件系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)及系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)軟件設(shè)計(jì)包括 ：跟蹤系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)；中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 。其軟件程序見(jiàn)附錄。單片機(jī)主程序主要完成系統(tǒng)初始化，主程序流程如圖41所示。圖41 主程序流程圖實(shí)時(shí)時(shí)鐘每天早上8點(diǎn)，下午6點(diǎn)各報(bào)警一次，使單片機(jī)中斷打開。單片機(jī)通過(guò)引腳 ，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。，進(jìn)入電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)程序。流程圖如圖42所示。圖42 中斷服務(wù)程序流程圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖43。 圖43 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖第五章 結(jié)論與建議本課題是針對(duì)我國(guó)部分地區(qū)的無(wú)跟蹤光伏系統(tǒng)，太陽(yáng)能發(fā)電效率低的實(shí)際問(wèn)題，以解決發(fā)電效率低為目標(biāo)，將單軸光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用到無(wú)跟蹤系統(tǒng)的替代系統(tǒng)中。在充分考慮單軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)這一基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件和軟件。該系統(tǒng)成本低，可靠性高，性價(jià)比高，單軸光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和固定式光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)相比較，單軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)跟蹤效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且費(fèi)用較低。本課題的主要研究工作與結(jié)論：(1)采用單軸光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)作為無(wú)跟蹤系統(tǒng)的替代系統(tǒng)，既解決了發(fā)電效率低的問(wèn)題，又解決了原來(lái)的雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)造價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難等問(wèn)題。(2)通過(guò)對(duì)單軸光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系的研究，針對(duì)無(wú)跟蹤光伏系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體構(gòu)成和硬件的解決方案。系統(tǒng)使用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302采用串行通訊方式，只需二條線即可與單片機(jī)通訊，同時(shí)體積僅僅是其它同種時(shí)鐘芯片的1/4,且片內(nèi)均含RAM，可增加系統(tǒng)的RAM，它的時(shí)鐘校準(zhǔn)也較為容易，采用專用晶振器，無(wú)需調(diào)整即可達(dá)到國(guó)家要求的時(shí)鐘誤差標(biāo)準(zhǔn)。本文的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用AT89S8252，是基于以下原因：內(nèi)部含有看門狗定時(shí)器（WDT），能滿足無(wú)人值守條件下自恢復(fù)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的要求，片內(nèi)帶有8KB的FLASH程序存儲(chǔ)器和2KB的E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，不需要進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性性價(jià)比高，資源充足工作電壓范圍寬：~，便于交直流供電，能在一定程度上抵御電源的波動(dòng)干擾，降低對(duì)電源的要求。(3)本自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)體積小、功耗低、成本低、抗干擾能力強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用，研究開發(fā)具有可擴(kuò)展性，為進(jìn)一步開發(fā)其它光伏式自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，創(chuàng)造了良好的開端。本文以單片機(jī)作為主要控制芯片，根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，通過(guò)I/O口與驅(qū)動(dòng)電路共同控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使電機(jī)帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)動(dòng)，使之與太陽(yáng)光線垂直，進(jìn)而提高太陽(yáng)能電池發(fā)電效率。由于時(shí)間、知識(shí)等的原因，只對(duì)單軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的基本功能進(jìn)行了研究，我國(guó)目前的無(wú)跟蹤光伏系統(tǒng)，太陽(yáng)能發(fā)電效率較低。針對(duì)這一情況，對(duì)雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了一定的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出單軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，這種方法與雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)相比，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制原理更加簡(jiǎn)單，成本大大降低，滿足課題的要求。希望以此作為以后研發(fā)的臺(tái)階，在研究上能更進(jìn)一步。本課題在某些方面未能開展更深入的研究。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，擴(kuò)大其適用范圍，提出以下改進(jìn)意見(jiàn)：(1) 僅僅滿足我國(guó)部分地區(qū)的太陽(yáng)能發(fā)電效率低的需求是不夠的，在實(shí)際的應(yīng)用中，還希望能夠融合其它的信息，將單軸光伏發(fā)電的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和其它信息一起采集、處理，在今后的研究工作中，加強(qiáng)與之關(guān)聯(lián)的技術(shù)的研究也是非常必要的，給應(yīng)
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