基于單片機的太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的設計-文庫吧資料
2025-06-30 15:55本頁面
【正文】 旋轉(zhuǎn)的角度及其旋轉(zhuǎn)方向?！ ?步進電機脈沖控制模塊 步進電機驅(qū)動芯片選擇了3955SB，本設計選擇步進電機的1/8步運行模式，176?！ ? 在視日運動跟蹤算法中最重要的是準確計算出當前的太陽相對于地球的高度角和方位角，其計算準確性影響太陽能裝置的能量接受效率。計時模塊輸出給太陽高度角方位角模塊所需的時間信息，然后計算赤道坐標系下的赤緯角和時角，最后計算高度角方位角坐標系下的高度角和方位角值，并輸出高度角和方位角值如圖6所示，仿真波形如圖7所示。對該模塊輸出的10 b Q4格式的時間計算其實際的代表值，并與理論計算值做比較，經(jīng)計算其輸出時間誤差很小，該模塊能夠準確計算出日出日落時間?！ ? 太陽日出日落時間計算模塊仿真波形如圖5所示，輸出為10 b Q4格式，dn為時間序號，其中richu代表日出時刻，riluo代表日落時刻。太陽的日出日落時間即太陽的高度角為零的時間。對于時間建立了計時模塊，通過對時鐘進行多級分頻輸出視日運動跟蹤算法所需的間信息。這里對基于FPGA的太陽實時跟蹤系統(tǒng)建立的計時模塊、日出日落時間計算模塊、高度角方位角計算模塊、步進電機脈沖產(chǎn)生模塊的設計及結(jié)果進行詳細的介紹。由此本系統(tǒng)就實現(xiàn)了對太陽的全天候、實時跟蹤。一次跟蹤后，在一定的時間間隔T后，系統(tǒng)再次提取時間計算、判斷、旋轉(zhuǎn)電機。高度角步進電機停止旋轉(zhuǎn)后調(diào)整方位角。在程序計算過程中，利用太陽高度角和方位角計算模塊計算當前太陽的位置，并與上次計算的太陽的位置作差，分別計算出當前跟蹤裝置高度和方位需要調(diào)整的角度及其旋轉(zhuǎn)方向，并隨后進入步進電機脈沖驅(qū)動模塊?！ 』贔PGA的太陽跟蹤控制系統(tǒng)的流程圖如圖2和圖3所示?！ ? 太陽跟蹤控制系統(tǒng)設計 根據(jù)上文介紹的高度角方位角跟蹤系統(tǒng)的整體框架，本文基于Xilinx公司的FPGA開發(fā)板，設計了基于FPGA的太陽跟蹤系統(tǒng)的各功能模塊。這種跟蹤系統(tǒng)的特點是跟蹤精度高，而且采光板裝置的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設計比較容易。采用球面三角形邊的余弦公式： 高度角方位角跟蹤又叫做地平坐標系雙軸跟蹤系統(tǒng)，采光板的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。因此描述天球上的圓弧通常用圓弧所對應的角度來表示弧長。角A為太陽的方位角。P點為觀測者的鉛垂線與天球的交點，P點的地理緯度為φ，S為太陽在天球中的位置。如圖1所示，該天球是以觀
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