太陽能發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)技術(shù)方案書-在線瀏覽
2024-09-10 16:49本頁面
【正文】 集熱裝置的位置，直到使太陽光線與集熱裝置光軸重新平行，實(shí)現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。 表 固定式與自動式參數(shù)比較 項(xiàng)目 電池板面積 日照 時間 日發(fā)電 功率 日輸出功率 日儲電量 成本 搜索 范圍 固定式 2 平方米 2～ 4h 1600 瓦 800 瓦 800 瓦 大 0 度 自動式 2 平方米 6～ 12h 4000 瓦 20xx 瓦 20xx 瓦 小 360度 由表 1 可見，自動跟蹤發(fā)電控制系統(tǒng)， 日照時間更長，輸出功率更高，發(fā)電效率提高百分之四十到百分之八十，提高效率，降低成本。 綜合以上幾種方式的 特 點(diǎn) ， 本項(xiàng)目 設(shè)計(jì)出一套具有控制精度高、靈活 性強(qiáng) 、易操作、全自動跟蹤等優(yōu)點(diǎn)的 “ 傻瓜式 ” 太陽能電池板跟蹤系統(tǒng)。采用主控計(jì)算機(jī)和多個智能測控模塊相互配合組成控制系統(tǒng)，主控模塊與各子模塊以及各子模塊之間采用數(shù)字化傳輸， 系統(tǒng)方案的 整體框圖 參見圖 2所示 。 對于 圖 2 所示 方案 中的 風(fēng)力傳感器采集模塊、光強(qiáng)采集模塊、 GPS 模塊、 方位 磁傳感器 采集模塊 ，根據(jù)功能的不同可以有不同的配置方案，從而構(gòu)成不同功能的跟蹤控制系統(tǒng) 。 表 不同功能的跟蹤控制系統(tǒng)方案 序號 跟蹤控制系統(tǒng)名稱 需 要配置的模塊 1 基于位置的跟蹤控制系統(tǒng) GPS、 方位 磁傳感器 2 基于能量最優(yōu)的跟蹤控制系統(tǒng) 光強(qiáng)采集模塊 、 GPS、 方位 磁傳感器 3 具有風(fēng)力保護(hù)的 基于位置的跟蹤控制系統(tǒng) 風(fēng)力傳感器 、 GPS、 方位 磁傳感器 4 具有風(fēng)力保護(hù)的 基于能量的跟蹤控制系統(tǒng) 風(fēng)力傳感器 、 光強(qiáng)采集模塊 太陽跟蹤數(shù)學(xué)模型的建立 、太陽與地球的位置關(guān)系 在本系統(tǒng)電池板跟蹤太陽位置的時候不可避免的涉及到計(jì)算太陽方位角、高 第 4 頁 度角、日出日落等計(jì)算問題，本節(jié)將對地球繞太陽運(yùn)行的基本規(guī)律展開詳細(xì)分析與研究。 為了方便 研究各個天體的位置，引入了天球的概念與天球坐標(biāo)系。需要注意的是天體在天球上的視位置是人們對于天體的視線在天球上的投影，因而天球的半徑完全可以自由選取，而不影響研究問題的實(shí)質(zhì)。在天球上，線距離是沒有意義的；一般說來，天體離開地球的距離都可看作是數(shù)學(xué)上的“無窮大”，因此，在地面上不同地方看同一天體的視線方向可以認(rèn)為是互相平行的；或者也可以反過來說，一個天體發(fā)射到地球上不同地方的光互相平行。天文中又將天球坐標(biāo)系按照原點(diǎn)與基本圈不同而分成地平坐標(biāo)系與赤道坐標(biāo)系。經(jīng)過太陽位置 X 點(diǎn)，過天頂 Z 點(diǎn)的子午圈，稱之為方位圈 ； 經(jīng) X 點(diǎn)平行于地平面的圓圈，稱為高度圈。HX1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1子 午 圈方 位 圈天 頂 距 Z天 底高 度 圈 圖 地平坐標(biāo)系 顯然，地平坐標(biāo)系主要有兩個參量：方位角 A、高度角 h，觀察者的頭頂方向與天球相交的點(diǎn)叫做天頂 (Z 點(diǎn) )，從觀察者的腳底向下延伸與天球相交的點(diǎn)叫做天底 。與地平圈相平行且與天球相交成的小圓叫地平緯圈，與地平圈垂直的大圓叫地平經(jīng)圈。在地平圈上沿順時針度量，顯然離南北 90176。天體在方位上與地平面正南方向所夾的角度，記做地平方位角，即為 A。天體在高度上與地平面所夾的角度，記做地平高度 h。 由圖 3 可以看出 ， 天體的地平高度與天頂距的關(guān)系是 hZ ?? o90 通過以上介紹可以得到，地球上任何觀測點(diǎn)的天極高度等于當(dāng)?shù)氐木暥?，由相似三角形的關(guān)系可以證明 ， 在觀測點(diǎn) o? 處的天極方向?yàn)?p? 方向，根據(jù)三角形角度關(guān)系顯然天極的高度角等于當(dāng)?shù)氐木暥?。QOP 39。天 赤 道O 39。又因所取基本點(diǎn)的不同而分為第一赤道坐標(biāo)系與第二赤道坐標(biāo)系，前者又稱之為時角坐標(biāo)系。Q1PP 39。天赤道以北的天 第 7 頁 球是北天球，以南的天球是南天球，天球上平行與赤道的小圓圈叫做赤緯圈，用? 表示；垂直與天赤道且過兩極的大圓圈叫做經(jīng)圈或者時圈，用 t 表示。天體的赤經(jīng) α是從春分點(diǎn)開始，沿著赤道圈逆時針方向計(jì)量到天體的赤經(jīng)圈與天赤道的交點(diǎn)，以 0～ 24h 表示。 時角坐標(biāo)系 在時角坐標(biāo)系中，主要的參量是時角 t 與赤緯δ。時角 t，以觀測點(diǎn) O 與天球赤道南點(diǎn) Q? 連線為 零度線。 其中用來表示天體 X 方位的時角 t 的值，是根據(jù)地球每個小時回轉(zhuǎn) o15 計(jì)算確定的。 即 ： kt 15? ； 式中 ， K 為方位時間，所謂方位時間是以真太陽時正午 12 時為零時，依此分別向午前、午后起算的小時數(shù)，逆時針 (午前 )為負(fù)值，順時針 (午后 )為正值，即：12??nk ； 太陽與地球的時間關(guān)系 由于上述的時角坐標(biāo)系涉及到一些時間上的概念，所以有必要對天文上用到的時間做個簡要的敘述，以便增加理解力。 在天文學(xué)中以太陽周日視運(yùn)動為依據(jù)而建立 的時間計(jì)量系統(tǒng)叫真太陽日，所謂真太陽時是指以太陽為視圓面中心。真太陽位于上中天的時刻，叫做真中午， 第 8 頁 所以真太陽時具有地方性，不同的地方真中午的時刻是不同的，一個真太陽日分成 24 小時真太陽時，真太陽是以真太陽是時角 t 進(jìn)行度量的，顯然人們在應(yīng)用真太陽日時候，由于各個地方的真太陽時不同，且地球在軌道上運(yùn)行的速度不一樣，從而導(dǎo)致真太陽時不一致性。 為了彌補(bǔ)真太陽時所帶來的不便，天文學(xué)家應(yīng)用了平太陽時的概念，所謂平太陽時，即在黃道平面 (地球公轉(zhuǎn)平面 )引入一個做等速的假想點(diǎn)，其運(yùn)行速度等于真太陽運(yùn)行的平均速度，并和真太陽同時出現(xiàn)在春分點(diǎn)與秋分點(diǎn)，這個假想點(diǎn)就是平太陽。顯然真太陽時與平太陽時的時間可以通過時差來表示，其中時差可以通過萬年歷進(jìn)行查詢得到。因此，必須熟悉球面的一些基本的性質(zhì)。顯然，大圓把球面分成相等的兩部分。考慮地面點(diǎn)的地理坐標(biāo)時，地理緯圈，除赤道外，都是小圓：而所有地理經(jīng)圈都是大圓。 球面上 圓的極 對于球面上一已知圓，（不論大圓或小圓），垂直與這已知圓所在平面的球直徑的端點(diǎn)，稱之為這個圓的極。 球面角 兩個大圓弧相交所成的角，稱之為球面角。 二、 球面三角形的定義 球面上兩兩相交的三個大圓弧所圍成的幾何圖形稱之為球面三角形，這三個大圓弧成為球面三角形的邊，用 a 、 b、 c 表示。用 A、 B、 C 表示。 ABCabc 圖 球面三角形示意圖 球面三角形是天文中經(jīng)常處理的基本幾何圖形，只有掌握了它們的基本性質(zhì)，才能進(jìn)一步的研究 本課題 中涉及的天文學(xué)知識與計(jì)算問題。 ① 正弦定理 如圖 7 所示， 球面三角形各邊與其對應(yīng)角的正弦成正比，即： CcBbAa s ins ins ins ins ins in ?? 第
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