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二维跟踪太阳光伏发电装置设计（曲柄摇杆式） 二维 跟踪 太阳光 发电 装置 设计 曲柄 摇杆

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黄河科技学院毕业设计（文献综述） 第- 4 -页一、研究的背景中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.61012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。对我国太阳能利用与开发我查找了下列文献： 1. 李淑兰，太阳能利用现状与发展前景J应用能源技术，2007，（5）。在简述太阳能利用技术发展历史的基础上，介绍国内外太阳能热利用及太阳能光伏发电技术发展现状，并对未来一段时期内太阳能利用技术的发展前景进行讨论。人类发展到现在，越来越多的国家逐渐清晰的认识到，要在有限资源和环境保护的双重制约下实现经济和可持续发展的关键，就在于寻找清洁环保的可再生能源。而在各种可再生能源中又以太阳能最接近理想能源，具有储量无限性、存在普遍性、利用清洁性和经济性。 二、研究现状和趋势 太阳能发电分光热发电和光伏发电。不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少，通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电，简称光电。 太阳能光伏发电分为独立光伏发电与并网光伏发电： 独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。 并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网光伏发电的主流目前太阳能电池自动跟踪领域的探索,在光电检测手段上的研究更是重点,因为光电检测的能力直接限制跟踪水平的发挥。所以现在较多采用的是转换效率比较高和反应灵敏的光电传感器做为检测器件,再加上结构上的设计,如常用的“多元法”太阳自动跟踪系统。在多元法中多采用的是多个传感器件根据太阳方位的不同形成的不同输出构成了检测变化的基础数据。在“多元法”的基础上,利用控制芯片的不同功能和性能来控制电机实施不同负载情况下的跟踪功能。 在跟踪系统未来的发展方向上,光电传感器的灵敏提升和构造结构的简易有效化、高效控制芯片的控制能力和电机步进跟踪能力的提高都将成为提高跟踪效率的有效途径。 在太阳能跟踪系统领域我查阅了下列相关资料： 2. 谢向花，光电传感器检测技术研究J科学论坛，2005，7。主要介绍了光电检测技术的发展，阐述了现有光电检测技术的优缺点和改进方法。 3.李翔，基于硅光电池的光电自动跟踪系统的实现J湘潭师范学院学报，2006，（12）文章阐述了：一种基于硅光电池的光电自动跟踪系统的总体设计，硬件电路设计已经程序算法设计。整个系统由光电传感器，步进电机，微处理和微控制系统以及机械部分构成。光电自动跟踪系统能够指向并跟踪光源的原理是：光电传感器接收的光强作为由单片机和步进电机构成的伺服装置的反馈量与理论值比较后得到的差值作为步进电机的输入。因此，这是一个由光电器件和机械部分组成的负反馈伺服系统，其处理核心是有单片机和CPLD构成的数据快速处理与数字控制模块。三、研究主题与内容我们构建了的新系统以单片机为核心, 构建了由硅光电池和光电二极管的检测与比较, 方位角机械跟踪定位系统组成的自动控制装置, 设计出一套自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的自动跟踪系统。太阳自动跟踪系统能根据当地的经纬度自动检测昼夜 , 并应用了太阳辐射与环境亮度的比较 , 使得该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强。跟踪系统的组成主要包括有光电检测部分，单片机核心控制部分，电机驱动部分和实时时钟部分。光电检测系统采用的是传感器技术，通过光电池和光电二极管完成对环境光的检测部分；电机驱动部分选用步进电进实现步进跟踪；时钟电路是在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据, 消除因季节变化而产生的积累误差, 在阴天时能自动引用晴天时的位置, 控制精度高；单片机核心控制部分是通过AT89C52完成传感器的检测结果采集和实现步进电机的控制来贯穿了整个系统的设计，从而实现系统的跟踪功能。 在系统的组成部分，我们查阅了以下文献： 4.王雪文等, 传感器原理及应用M北京航空航天大学出版社, 2004, 3。本书的光电传感部分主要介绍了光电传感的先进技术和手段，以及个中传感手段的工作原理和实现方法。 5Douglas W. Jones ，Basic Stepping Motor Control Circuits，h此外文资料主要介绍了步进电机的控制电路，为我的设计提供了更广阔的思路。 6AT89C52 datasheets.主要介绍了各种功能和技术参数，比如说：8k字节 Flash 闪速存储器，256字节内部 RAM，32个I/O 口线3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 7 孟武胜.李亮, 基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计J微电机, 2007,第3期。提出了一个由AT89C52单片机控制步进电机的实例.可以通过键盘输入相关数据,并根据需要,实时对步进电机工作方式进行设置,具有实时性和交互性的特点。在程序中实现了在AT89C52下的步进电机的转速和方向上的成功控制。 杨新军, 步进电机程序控制J英才高职论坛, 2006, 1。通过三种方法的程序调试来实据说明了步进电机在转速和方向控制上的最佳控制手段和方法。 周辉忠,步进电机驱动的实现方法J仪表技术与传感器,2004,11；61-62页。主要介绍了步进电机在7407驱动状态下的状态和如何实现功能。 本设计目的为设计一个二维跟踪太阳光伏发电装置(曲柄摇杆式)，要求经济适用、造型美观、节能先进，光伏电池板功率1KW，光电转化率20，光伏电池板与太阳光线的垂直度80，根据文献和所调查市场参考数据，接下来具体设计出来。参考文献：1李淑兰，太阳能利用现状与发展前景J应用能源技术，2007，5；28-33页2谢向花，光电传感器检测技术研究J科学论坛，2005，7；7和15页3李翔，基于硅光电池的光电自动跟踪系统的实现J湘潭师范学院学报，2006，（12）4王雪文等, 传感器原理及应用M北京航空航天大学出版社, 2004, 35Douglas W. Jones ，Basic Stepping Motor Control Circuits6AT89C52 datasheets 胡助理，基于单片机技术的光电检测研究J现代电子技术，2004；39-41页 7孟武胜.李亮, 基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计J微电机, 2007,第3期8杨新军, 步进电机程序控制J英才高职论坛, 2006, 19 周辉忠,步进电机驱动的实现方法J仪表