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正文內(nèi)容

太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計-展示頁

2025-07-08 23:01本頁面
  

【正文】 因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 本部分的傳動機構(gòu)選用了蝸輪蝸桿傳動。由步進電機B帶動凸輪機構(gòu)使太陽能電池板繞水平軸轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)對俯仰角的調(diào)整。[7]。本追光系統(tǒng)采用雙軸跟蹤方法,即太陽能電池板通過繞數(shù)值軸和水平軸獨立動作而改變系統(tǒng)的方向角和俯仰角?!郑虼丝捎嬎愠觯?6mm≤H≤193mm。所以15分鐘接近移動4176??梢缘贸鲆韵鹿剑? x=Htanβ(≤x≤) (21)因此:H=x/tan?θ (22)又因為15分鐘太陽移動的角度β幾乎為一個定值,即:太陽白天12小時移動180176。因為系統(tǒng)設(shè)定的是假如檢測到D0是高電位,證明此事入射光與太陽板垂直,那么會待機15分鐘以后再次檢測。如果D1~D4剛好處于東南西北四個正方向,但是依然會可能出現(xiàn)陽光偏移時,從東北、西北、東南、西南四個斜向經(jīng)過,那么很可能照射不到任何二極管,這一點因為引入了太陽角度追蹤模塊而得到了糾正,在介紹太陽角度追蹤模塊時,可以得知,通過單片機的計算,控制電機使太陽能板上的東西方向基本上每天都是和太陽運行軌跡在同一平面內(nèi),比較徹底的解決了這個問題。因此,最好的情形就是在陽光剛好完全離開一個二極管時,又照射到另一個二極管,這樣任何時候都會檢測到高低電位。為了檢測方便,把開孔的直徑R設(shè)定為光敏二極管的直徑,一般選為5mm,并和D0處于一個垂直面上,這樣在陽光垂直入射時,就會剛好全面照射到D0,確保了充足的感應(yīng)面積。首先確定圓柱罩上的開孔直徑:設(shè)定的是當(dāng)正中央的D0被太陽垂直照射時,電機不轉(zhuǎn)動。間隙太大不但占用空間,而且使得接收范圍變得相對狹窄或者接收不到;太近了又容易出現(xiàn)接受混亂(即都接收或都接收不到,而且光反射折射都會有較大的影響)。圓柱套頂上有一個透光孔,所以必須正確的選擇圓柱罩的高度,太高了會導(dǎo)致陽光射在內(nèi)壁上,系統(tǒng)會認為是陰天甚至晚上,影響接收效率,或?qū)е孪到y(tǒng)切換太過頻繁而混亂,甚至死機;圓柱罩太低,幾個光敏二極管又會隨時接收到陽光,系統(tǒng)無從選擇,也容易造成混亂。本次設(shè)計綜合考慮多種因素后,設(shè)計如下模型。因為光電追蹤模型種類較多,尤其是在光敏半導(dǎo)體的數(shù)量和尺寸上存在差異。本文以5個光敏二極管為基礎(chǔ),設(shè)計光電傳感器,來檢測陰晴天。從而可以通過控制使光伏系統(tǒng)朝向太陽位置對其進行有效跟蹤,提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。/h求出。負為日出時角。3)日照時間太陽在地平線的出沒瞬間,其太陽高度角h=0。+?δ (25)在南北回歸線內(nèi),有時正午時太陽正對天頂,則有?=δ,從而h=90176。?δ] (24)正午時,若太陽在天頂以南,即?δ,取sinh=sin[90176。(?δ)],所以sinh=sin[90176。正午時 ,ω=0,cosω=1,(23)式可以簡化為:sinh=sin?sinδ+cos?cosδ因為,cos?δ=sin[90176。上午為正,下午為負。太陽赤緯隨季節(jié)變化,按照Cooper方程,Δ=284+n365 (21)式中,n為一年中的天數(shù),如:在春分,n=81,則δ=0,自春分日起的第d天的太陽赤緯為: δ= (22)(2)太陽角的計算,指向太陽的向量s與天頂Z的夾角定義為天頂角,用θz表示;向量s與地平面的夾角定義為太陽高度角,用h表示;s 太陽角的定義在地面上的投影線與南北方向線之間的夾角為太陽方位角,用γ表示。;冬季最小變化到冬至日的23176。夏天最大變化到夏至日的+23176。27180。(1)Cooper方程δ太陽光線與地球赤道面的交角就是太陽的赤緯角,以占表示。軟件算法主要根據(jù)太陽的運行規(guī)律計算其實時方位角和高度角,以及太陽能跟蹤控制器的水平角和仰角。本系統(tǒng)采用雙軸跟蹤,利用高度角—方位角式跟蹤,采集來的信號通過特定的電路進行處理后,輸入單片機內(nèi),經(jīng)過單片機內(nèi)部程序的處理得到太陽位置偏差角度,進而驅(qū)動電機實現(xiàn)對太陽的精確跟蹤。光電傳感器精確跟蹤控制是由5個普通的光敏二極管來實現(xiàn),精確地跟蹤太陽光信號的最強點,使太陽光垂直照射電池板,提高太陽光能的利用率。41 第2章 太陽跟蹤裝置的設(shè)計及方案第2章 太陽跟蹤裝置的設(shè)計及方案為了提高太陽能的利用率,本文提出了一種基于單片機的固定軌跡粗略跟蹤與光電傳感器精確跟蹤的雙模式太陽能跟蹤控制器。為了盡可能的提高太陽光能的利用效率,改進現(xiàn)有太陽能跟蹤控制的缺點,本文設(shè)計的一種高精度太陽能跟控制系統(tǒng)。綜上可知,太陽能作為一種新型的綠色能源,有著廣泛的發(fā)展前景。光電傳感式太陽跟蹤控制系統(tǒng)的精度較高,但如上所述還存在不少問題。單軸跟蹤的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單,由于入射光線不能始終與太陽能接收板垂直,太陽能的利用率相對較低。跟蹤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸(或焦線)東西向布置,由預(yù)先計算好的太陽赤緯角的變化,即跟蹤角度,使太陽能采集板繞轉(zhuǎn)軸作俯仰轉(zhuǎn)動。(3)視日運動軌跡跟蹤控制視日運動軌跡跟蹤控制系統(tǒng)按系統(tǒng)的軸數(shù),分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種:單軸跟蹤方式一般分為三種方式:傾斜布置東西跟蹤;焦線南北水平布置,東西跟蹤;焦線東西水平布置,南北跟蹤。當(dāng)太陽向西移動時,采光板的跟著偏移,光電傳感器因受到陽光照射會輸出一定值的電壓或電流,作為輸入信號,經(jīng)放大電路放大,由電機轉(zhuǎn)動調(diào)整太陽能采光板的角度使跟蹤系統(tǒng)對準太陽。這些光電跟蹤控制系統(tǒng)都采用光敏元件作為傳感器。(2)光電傳感式太陽能跟蹤控制光電傳感式太陽跟蹤控制系統(tǒng)采用光敏硅光電管、硅光電池等元件。但該系統(tǒng)有局限性,一般只能用于單軸跟蹤系統(tǒng),跟蹤精度很低。根據(jù)密閉容器里存儲的介質(zhì),可以將壓差式太陽能跟蹤系統(tǒng)分為液壓差式、氣壓差式、重力差式等。在這種壓力差的作用下,使跟蹤控制系統(tǒng)做相應(yīng)方向的運動,重新調(diào)整,直到兩側(cè)的壓力相同。電控跟蹤系統(tǒng)可分為光電傳感式跟蹤控制系統(tǒng)和視日運動軌跡跟蹤系統(tǒng)[3]。當(dāng)前,各種類型的太陽能跟蹤控制系統(tǒng),可以分為兩類:機械跟蹤系統(tǒng)和電控跟蹤系統(tǒng)。太陽入射光線垂直地照射到太陽能電池接收板上時,太陽能的接收效率最高,所獲得的能量也就最高。太陽的視位置,在天空中的運動是可以測算的,每天東升西落,具體時刻對應(yīng)的太陽的位置,是可以提前計算得到的。當(dāng)然,此方法是在光伏電池轉(zhuǎn)換效率一定的基礎(chǔ)上做的改善工作。目前,在太陽能開發(fā)利用領(lǐng)域中,如何提高太陽能輻射的接收效率,依然是國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。太陽能的總能量非常大,但是平均密度不高,需要很大的面積才能獲得較大的能量。太陽能的利用方式有很多種,目前太陽能的利用形式主要有光熱利用,光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換利用和光能化學(xué)轉(zhuǎn)換利用三種形式。即或是只利用照射到陸地部分的太陽能,也足夠人類的使用了。按照目前人類消耗能量的速度,每年的獲取量都可以供人類使用幾千年。1014Kw,1013Kw。相比其他新能源而言,太陽能具有安全、使用方便、范圍廣等特點[2]。人類很早就開始利用太陽能。而核能的利用則是一把雙刃劍,在高效的同時,人類也為它的使用付出了沉重的代價,切爾諾貝利核電站爆炸,日本福島電站泄漏,這些情景都依然清晰。目前所開發(fā)和利用的新能源主要有核能、風(fēng)能、太陽能、潮汐能等。希望能夠逐步取代常規(guī)的礦產(chǎn)能源。即使是這些能源本身泄漏都會對環(huán)境造成危害,如石油管道損壞造成的石油泄漏。從以上的數(shù)據(jù),很容易看出,完全依靠煤炭!石油等常規(guī)能源,是無法滿足未來社會經(jīng)濟發(fā)展對于能源需求的[1]。其中,,%;,%;,%;天然氣消費從468億立方米增加到1090億立方米,%;,%。我國已經(jīng)進入能源預(yù)警階段。中國,作為世界上最大的發(fā)展中國家,對石油的依賴程度很高。為了能夠獲得更多的資源,在石油儲量豐富的地區(qū),一直以來沖突不斷,而且有外部勢力的干預(yù)。第1章 緒 論第1章 緒 論當(dāng)今,煤,石油,天然氣等常規(guī)礦產(chǎn)能源,儲量越來越少,世界各大經(jīng)濟體都面臨能源危機。按照目前的開采和使用速度,己探明的礦產(chǎn)能源僅夠人類再利用幾十年,可以說,己經(jīng)是處在日益枯竭的形勢之下。為了得到能源,保證經(jīng)濟這架大車的正常運轉(zhuǎn),不惜以戰(zhàn)爭為手段,以人民的生命為代價。以2010年為例:海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示,去年全年原油產(chǎn)量2億噸,對外依存度逼近55%。根據(jù)國家能源局的報告,到2010年中國已成為世界第一大能源消費國?!笆濉逼陂g我困能源消費總量將增加8億至1億噸標準煤,%%。另外一個方面,礦產(chǎn)能源在使用中產(chǎn)生的二氧化碳會造成溫室效應(yīng);其它的廢
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