【文章內(nèi)容簡介】 控制技術(shù)，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性高、可靠性強(qiáng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械部分設(shè)計(jì)如下圖所示，向日葵板是固定在雙軸系統(tǒng)之上的。軸１必須與地軸保持平行關(guān)系。以濟(jì)南市為例，176。，176。才能保持軸1與地軸平行。176。176。，在半年之中變化了47176。所以向日葵板的軸在縱向的變化范圍為47176。，每半個(gè)月的轉(zhuǎn)動(dòng)角度約為4176。在橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)中，從早晨的6點(diǎn)開始到晚上的6點(diǎn)共轉(zhuǎn)動(dòng)180176。，176。軸端的電位器通過分壓把角度值轉(zhuǎn)化為電壓值，進(jìn)而通過AD芯片，把電壓值轉(zhuǎn)化為數(shù)值，從而達(dá)到了把角度值轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的目的。電路控制部分設(shè)計(jì)① 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路由于系統(tǒng)需要精確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并且需要調(diào)時(shí)方便的電路，以保證向日葵板與太陽光線的垂直。由于單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘誤差不易控制，調(diào)試不方便，所以采用DALLAS公司生產(chǎn)的ds1302時(shí)鐘芯片。該時(shí)鐘芯片具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，采用串行通訊，可方便的與單片機(jī)接口。DS1302可以提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、和年，并且?guī)в虚c年補(bǔ)償功能，能夠采用12或24小時(shí)方式計(jì)時(shí)，采用雙電源供電。將DS1302的SCLK、I/O、RST三根引腳與單片機(jī)AT89S51的三根輸入口相連接，如下圖所示。② 時(shí)間顯示電路 向日葵板的運(yùn)行是通過時(shí)間來控制的，所以要有時(shí)間顯示部分來確定系統(tǒng)的運(yùn)行沒有發(fā)生紊亂。時(shí)間顯示電路采用MAX7219驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，MAX7219驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管顯示穩(wěn)定，并且使用串口與單片機(jī)通信，大大節(jié)省了I/O資源。③ AD轉(zhuǎn)化電路AD轉(zhuǎn)換器采用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，該芯片為CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。其時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的ALE端經(jīng)二分頻后提供。與單片機(jī)接口如下圖所示：④雙軸驅(qū)動(dòng)部分　　一般的電機(jī)存在要和不緊問題，用在本系統(tǒng)上很容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。所以采用5伏的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙軸系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電路采用六管單元的H橋驅(qū)動(dòng)電路。如下圖所示：⑤反饋部分反饋電壓由旋轉(zhuǎn)式WH5碳膜電位器。電位器接在電源上時(shí)，電位器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)引起本身電阻值的變化，從而使得本身的分壓而變化。變化的電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。（2）線聚光單軸跟蹤系統(tǒng)單軸太陽能跟蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)的功率輸出可增加 25%，實(shí)施簡單、價(jià)格不高，該項(xiàng)目單軸跟蹤系統(tǒng)是基于可編程邏輯控制器PLC 的單軸機(jī)械跟蹤定位系統(tǒng), 并借助 VisuaBasic 開發(fā)的應(yīng)用程序完成控制操作、數(shù)據(jù)采集等功能。硬件部分1）可編程邏輯控制器 PLC可編程邏輯控制器 PLC是太陽能跟蹤系統(tǒng)的核心部件, 系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活和指令集強(qiáng)大的 SIEMENS公司 S7 200 系列的 PLC。 用戶程序包括位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其他智能模塊進(jìn)行通訊等指令內(nèi)容, 從而使 S7 200 能夠監(jiān)視輸入狀態(tài), 改變輸出狀態(tài), 以達(dá)到控制的目的。另外, 選用 S7 200 不僅能用于獨(dú)立的太陽能設(shè)備跟蹤系統(tǒng)控制, 特別是對(duì)于串、 并聯(lián)的大型光伏太陽能陣列的跟蹤系統(tǒng)控制, 能發(fā)揮 PLC現(xiàn)場(chǎng)總線的控制優(yōu)勢(shì)進(jìn)行集中控制。S7 200 CPU 226 的數(shù)字輸入/輸 出 口 為24/16。 可擴(kuò)展 7 個(gè)模塊, 248 路數(shù)字 I/O, 35 路模擬 I/O。 有 PID 控制器。 有 2 個(gè) RS 485 通信/編程模塊和 16 k 用戶程序可在線編程。2）傳感器和信號(hào)處理單元設(shè)計(jì)采用的是光敏電阻光強(qiáng)比較法。利用在光照時(shí)光敏電阻阻值發(fā)生變化的原理, 將 2 個(gè)完全相同的光敏電阻分別置于一塊電池板東西邊沿處的下方。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時(shí), 2 個(gè)光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度相同, 它們的阻值完全相等, 此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí), 接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減小, 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng), 直至 2 個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。光敏電阻光強(qiáng)比較法的優(yōu)點(diǎn)在于控制精確, 電路設(shè)計(jì)比較容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度增加時(shí), 光電電阻阻值減小,1 k 可變電阻的壓降增加, 從而產(chǎn)生與太陽光輻射強(qiáng)度有直接關(guān)系的電壓信號(hào)。2 個(gè)傳感器的輸出信號(hào)與PLC模擬輸入端口連接, 并對(duì)這 2 個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算, 從而輸出正確的信號(hào), 以驅(qū)動(dòng)太陽追蹤系統(tǒng)的電磁和機(jī)械機(jī)構(gòu)。3）光伏模塊和電磁機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理光伏模塊采用新疆新能源股份有限公司的光伏產(chǎn)品 REW385, 在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下(太陽光強(qiáng)度為 1 000 W/m3, 太陽板溫度為 25 ℃, : 峰值功率 Pmax 為 85 W, 最佳工作電壓為 V。系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng) 2 種控制方式, S S2 為控制按鈕, 用于手動(dòng)操作, PLC 輸出的 Q0 或 Q1分別連接到 2 個(gè)繼電器線圈, 以控制太陽板的正反 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)方向。 在自動(dòng)運(yùn)行模式下, PLC首先比較來自信號(hào)處理單元的兩個(gè)模擬輸入的值, 然后決定輸出 Q0 或者 Q1。電源電路采用開關(guān)電源設(shè)計(jì), 具有高效率、 低損耗的特點(diǎn)。 采用的開關(guān)控制芯片 L4960, ～ 40 V的輸出電壓和 A輸出電流。通過調(diào)整電阻 R3 和 R4, 產(chǎn)生 12～ 24 V 直流電壓, 24 VDC用于 PLC電源, 44 V DC直接取自整流橋側(cè)供給直流電機(jī)。 如果用于光伏逆變系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng),220 V AC可以直接取自光伏逆變電源。軟件部分1）PLC控制和監(jiān)控程序S7 200 的編程軟件是 STEP7Micro/WIN, 用于 PLC的程序編輯, 支持 LAD(梯形圖) , FBD(功能模塊)和 STL(語句表) 3 種編輯模式。監(jiān)控 PLC 輸入與輸出子程序是將 PLC 輸入與輸出狀態(tài)復(fù)制到內(nèi)存的特定位置, 稱為標(biāo)記區(qū)域, PC監(jiān)控程序能直接從內(nèi)存區(qū)域隨時(shí)讀取輸入和輸出狀態(tài)。采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是一個(gè)在線采集存儲(chǔ)過程, 通過 RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)部的特殊矩陣, 每隔 1 h 讀取1 次光敏電阻的值。數(shù)據(jù)采集在白天進(jìn)行, 晚上停止。 采集的時(shí)間(小時(shí)和分鐘)存儲(chǔ)在不同的矩陣, 然后在 PC 機(jī)的屏幕上顯示出來。當(dāng) RAM內(nèi)存滿時(shí), 將不再存儲(chǔ)數(shù)據(jù), 直到復(fù)位操作將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)清除。2）PC監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理程序采用面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言 Visual 實(shí)現(xiàn)以下功能:自動(dòng)檢測(cè) PC 機(jī) RS232 串口和 PLC 端口的連接狀態(tài)。通過系統(tǒng)監(jiān)控, 決定光伏模塊的實(shí)際位置和運(yùn)動(dòng)方向, 顯示光敏電阻的讀數(shù)以及內(nèi)存溢出標(biāo)記。通過程序界面發(fā)出強(qiáng)制性前向和反向運(yùn)動(dòng)指令, 控制 PLC操作。如果出現(xiàn)系統(tǒng)位置異常, 可強(qiáng)迫太陽板按照操作要求恢復(fù)初始位置。顯示存儲(chǔ)在 PLC 內(nèi)存中的設(shè)置, 如前向和反向運(yùn)動(dòng)極限、 光線暗度極限、 前向和反向停止極限, 可直接對(duì)這些參數(shù)設(shè)置進(jìn)行修改。聚光器技術(shù)原理在太陽聚光領(lǐng)域，菲涅爾透鏡是聚光太陽能發(fā)電（CPV）系統(tǒng)中重要的光學(xué)部件之一。太陽菲涅爾透鏡聚光鏡就是透鏡的焦點(diǎn)剛好落在太陽能芯片上。當(dāng)透鏡面垂直接面向太陽時(shí)，光線將會(huì)被聚焦在電池片上，匯聚了更多的能量，因而需要較小的電池片面積，大大節(jié)約了成本。應(yīng)用菲涅爾透鏡能夠?qū)⑻柟饩劢沟饺牍饷?/10至1/1000甚至更小的接收面（高性能電池片）上，比傳統(tǒng)平板光伏（FPV)發(fā)電效率提高30％以上，滿足太陽能聚光發(fā)電（CPV)和聚熱系統(tǒng)（TPV)中高能量高溫需求。典型的太陽能菲涅爾透鏡就是將齒型朝向電池片，這和準(zhǔn)直應(yīng)用中齒型朝向長共軛方向剛好相反。齒型朝內(nèi)的另外潛在好處的減少太陽輻射對(duì)干擾角的沖擊，也能夠避免結(jié)構(gòu)面里堆積灰塵和沙礫。這種類型菲涅爾透鏡通?？醋魇欠浅上裢哥R，因?yàn)榇┻^透鏡的有效區(qū)域焦距是固定的。其主要的作用是最大限度增加太陽輻射到電池片上，用于轉(zhuǎn)化成電力，因而無須考慮降低圖象球面誤差。菲涅爾透鏡是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象一個(gè)飛鏢盤，由一環(huán)一環(huán)的同心園組成。其工作原理十分簡單：假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。 另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到一個(gè)平面上。從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中一處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。聚光器、跟蹤器的SWOT分析（1）Strength（優(yōu)勢(shì)）A. 菲涅爾透鏡聚光器，比平板聚光器效率高30%以上；，告別了依靠進(jìn)口的時(shí)代；，對(duì)日更加精確；，可以外銷給其他光伏企業(yè)。(2)Weakness（弱勢(shì)）、高技術(shù)行業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。 (3)Opportunity（機(jī)會(huì)），國內(nèi)所有對(duì)日跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤器均為國外購置，該項(xiàng)目的成功建立，打破了跟蹤器的進(jìn)口時(shí)代，將會(huì)有良好的硬件銷售市場(chǎng)；，能地方政府解決部分人員就業(yè)問題，同時(shí)也可以更多的享受地方政府支持； (4)Threat（威脅）A．無法在短時(shí)間鋪開系統(tǒng)架構(gòu)，因?yàn)橘Y金不足停滯，造成敵手模仿； 四、市場(chǎng)及競爭分析（一） 目標(biāo)市場(chǎng)定位 國內(nèi)光伏企業(yè) 產(chǎn)品銷售和服務(wù) 出口到國外 （二）市場(chǎng)狀況及發(fā)展分析國家太陽能電力總體市場(chǎng)估計(jì)2008年，我國太陽能電池產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的三分之一，連續(xù)兩年成為世界第一大太陽能電池生產(chǎn)國。然而，我國光伏產(chǎn)品長期依賴海外市場(chǎng)，已成為障礙我國光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的隱患，開啟國內(nèi)市場(chǎng)是發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的必然選擇。 開啟國內(nèi)市場(chǎng)，就必須由政策推動(dòng)。發(fā)展光伏等新能源產(chǎn)業(yè)是解決能源供需矛盾，減少環(huán)境污染、應(yīng)對(duì)全球氣候變化的最有效途徑。在全球金融危機(jī)的大背景下，發(fā)展新能源又是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，擴(kuò)大就業(yè)，搶占未來能源技術(shù)制高點(diǎn)的有效選擇。我國政府曾先后出臺(tái)《可再生能源法》及其相關(guān)實(shí)施細(xì)則等政策來扶持新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。今年3月份，國家財(cái)政部和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合出臺(tái)“太陽能屋頂計(jì)劃”，對(duì)在建筑上安裝太陽能發(fā)電裝置的業(yè)主給予20元/瓦不等的財(cái)政補(bǔ)貼。財(cái)政部目前正在制定“金太陽”工程計(jì)劃，將采取財(cái)政補(bǔ)貼的方式，加快啟動(dòng)國內(nèi)光伏市場(chǎng)。不僅如此，現(xiàn)在正在制定中的新能源振興規(guī)劃中規(guī)定，2020年，光伏發(fā)電安裝量將要達(dá)到2000千瓦，是《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定的180萬千萬的10倍以上。國家政府不論是從支持力度上還是規(guī)模上，都是空前的。 國家的頻頻政策利好會(huì)極大地刺激和鼓舞光伏產(chǎn)業(yè)，更是成為指引地方政府布局當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的信號(hào)。 地方太陽能電力市場(chǎng)估計(jì)發(fā)展光伏等新能源產(chǎn)業(yè)不但可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排、培育新興產(chǎn)業(yè)，而且可以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。 目前，江西南昌已經(jīng)制定了《光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，擬在20092013年把光伏產(chǎn)業(yè)打造成千億產(chǎn)業(yè)，使南昌成為世界光都；浙江海寧把光伏產(chǎn)業(yè)列入5大重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一；6月，江蘇省出臺(tái)《江蘇省光伏發(fā)電推進(jìn)意見》，計(jì)劃通過3年努力，力爭在全省建成光伏并網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量400MW。到2011年，全省電池及組建產(chǎn)能達(dá)10000MW，光伏總產(chǎn)值達(dá)3500億元。上海發(fā)改委正在對(duì)全市光伏等新能源企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，據(jù)稱上海新能源戰(zhàn)略規(guī)劃正在緊張制訂中。 地方政府爭先出臺(tái)光伏發(fā)展政策，是為了爭取產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，培育地方光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。有地方政府做堅(jiān)強(qiáng)后盾，光伏企業(yè)將會(huì)取得跨越式發(fā)展。（三）公司競爭優(yōu)勢(shì)公司的競爭優(yōu)勢(shì)包括以下幾方面：l 天時(shí)：在能源短缺，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)靠拉閘限電的今天，開發(fā)新能源是各國一直在研究和探索的問題，而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，正可以很好的解決這個(gè)問題。首先，光伏發(fā)電具有環(huán)保、無污染特性，其次是太陽光源取之不盡、用之不竭，是可持續(xù)性發(fā)展的、符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的產(chǎn)業(yè)； l 地利：我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50x1018kJ，全國各地太陽年輻射總量達(dá)335～837kJ／cm2a，中值為586kJ／cm2a。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時(shí)間長。l 人和：公司主要從事生物質(zhì)能、風(fēng)能、太陽能等可再生資源利用與開發(fā)工作，公司擁有職工1000余人，國外專家6人，有著堅(jiān)實(shí)的技術(shù)人才優(yōu)勢(shì)。品牌優(yōu)勢(shì)某投資有限公司是一家致力于發(fā)展綠色能源及節(jié)能降耗等領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。公司集項(xiàng)目開發(fā)投資、項(xiàng)目系統(tǒng)集成于一