機電一體化畢業(yè)設計-太陽追蹤器控制系統(tǒng)設計-在線瀏覽
2025-02-05 03:05本頁面
【正文】 伏電池最大功率，可以從太陽能電池的材質上入手，或從逆變電源設計上入手 [1]；另一途徑是讓太陽能電池跟著陽 光旋轉，使太陽能電池與陽光入射角保持垂直，以達到光能最大獲取率 [2]。太陽跟蹤器 [3~5]，故名思意，基本功能就是使光伏陣列隨著太陽而轉動。一般雙軸系統(tǒng)可提高發(fā)電量 35%左右，單軸系統(tǒng)可提高 2O%左右，聚光型跟蹤系統(tǒng)會更高 [6]。 2 二 太陽能自動追蹤器的現(xiàn)狀 壓差式太陽能跟蹤器 壓差式跟蹤器的原理是：當入射太陽光發(fā)生偏射時，密閉容器的兩側受光面積不同 ，會產生壓力差，在壓力的作用下，使裝跟蹤器重新對準太陽。該機構結構簡單，制作費用低，純機械控制，不需要電子控制部分及外接電源。 控放式太陽追蹤器 控放式太陽追蹤器在太陽能接收器的西側放置一偏重，作為太陽光接收器向西的轉動力，并利用控放式自動跟隨裝置對此動力的釋放加于控制，慢慢釋放此動力，使太陽光接受器向西偏轉運動。但是該機構不能自動復位，不 能滿足晝夜更替之后的跟蹤需求，除非另外加復位機構；而且該跟蹤器只能用于單軸跟蹤，精度低。其控制方法是定時法：根據太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每分鐘應轉動的角度，從而確定出電動機的轉速，使得太陽光接收器根據太陽的位置而相應變動，其特點是電路簡單，但由于時鐘積累誤差不斷增加，系統(tǒng)的跟蹤精度很低，同時需要外接電源，日夜不停的運轉，浪費能源。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，東西（南北）兩個光敏電阻接受到的光照強度相同，所以他們的阻值完全相等，此時電動機不轉動。其優(yōu)點在于控制較精確。但是這類跟蹤器價格昂貴，且不能適應自然界中光線的變化，跟蹤效果不太理想。跟蹤的目的在于提高能量密度，如果精度低，跟蹤效率低，還額外提高了成本，在設備中添加跟蹤器就失去了原來的意義。要開發(fā)出真正的廉價、高精、實用的自動跟蹤器。它們實現(xiàn)該原理的成本還是很高。 成本問題是制約太陽能運用發(fā)展的一個重要問題，如果想普及太陽能的運用，使之為市場所接受，就必須將其價格降低到市場可以接受的范圍之內。 機械執(zhí)行部分存在一些問題，不能滿足要求或者價格過高，設計機械執(zhí)行機構應該注意以下事項： a、機構運動行程滿足跟蹤范圍的要求，并要避免極限位置的鎖死； b、采用合理機構，減小機構的工作能耗； c、在滿足以上性能的同時，盡量簡化結構和加工工藝。如圖 1所示。電機 2驅動絲杠，絲杠與螺母產生相對運動，從而推動太陽能電池板圍繞軸1旋轉，實現(xiàn)跟蹤太陽在緯度上的位置變化。 太陽能電池板軸 3軸 2軸1電機2電機1蝸桿蝸輪絲杠副 圖 1 太陽追蹤器結構示意圖 6 五 傳感器 在太陽跟蹤器中，傳感器用來感測太陽的位置，或者感測太陽光線的入射角度。本設計中，采用了兩個傳感器，一個高精度傳感器，一個大角度傳感器。將這個光敏電阻陣列置于一個頂端開有一個小孔的封閉殼體中，小孔的直徑等于光敏電阻的直徑，如圖 3 所示。由被 光線照射的光敏電阻的編號可以確定光源的方向。在陽光下照射到光敏電阻的光并非是一條線，而是一個光柱，這個光柱有可能同時照射到兩個光敏電阻，這時可認為受光面積大的光敏電阻為被照射電阻。根據正弦三角關系，當距離 D 固定時， H越大，β越小，精確度越高。 在殼體很長的情況下，如果光線入射角很大將會帶來一個問題。因此還需要一個傳感器來識別大入射角時的光源方向。當光線垂直入射時，如圖 6 所示，由于兩邊的光敏電阻有傾斜角度，受光面積比中間的電阻小，此時中間的光敏電阻阻值最小。通過測量光敏電阻的阻值，可以判斷光源的大概方位。當光線傾斜入射時，遮光管可以遮擋住照射在中間光敏電阻上的光線；當光線垂直入射時，遮光管不會遮擋照射在中間光敏電阻上的光線。 圖 5角度陣列 圖 6 垂直入射 圖 7大角度入射 圖 8 有遮光管的傳感器 8 六 控制策略及程序設計 控制器首先讀取大角度傳感器的信號。當大角度傳感器的 1號、
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