【摘要】： 隨著能源問題和環(huán)保問題日益嚴重,人們對太陽能等新能源的開發(fā)利用越來越重視。提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的太陽能利用率、降低發(fā)電系統(tǒng)建造成本是太陽能應(yīng)用領(lǐng)域面臨的兩個主要難題。本論文對太陽跟蹤技術(shù)進行了系統(tǒng)研究,可實現(xiàn)太陽能更高效地利用。 本論文提出了一種高精度太陽跟蹤控制方法,即采用太陽位置光電傳感器實時檢測太陽位置偏差信號,通過特定的電路進行信號處理后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入單片機,經(jīng)過單片機再進行進一步的處理得到反饋的太陽位置偏差角度,進而驅(qū)動步進電機實現(xiàn)對太陽的精確跟蹤。論文首先設(shè)計并制造了一種基于太陽位置測量的高精度、寬范圍并且穩(wěn)定性好的太陽位置傳感器,實驗表明傳感器的檢測精度得到較大提高。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了基于單片機的太陽跟蹤控制器,完成了跟蹤器外圍硬件電路和軟件設(shè)計,并且搭建了太陽跟蹤控系統(tǒng),完成了軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試工作,最后對將傳感器和控制器的實際效果進行了實驗驗證。實驗表明：太陽位置傳感器可以實時精確檢測太陽位置,跟蹤精度能滿足高倍聚光發(fā)電系統(tǒng)的要求,系統(tǒng)運行可靠,控制器結(jié)構(gòu)簡單,可完成信號處理及運動控制,可大幅度降低跟蹤系統(tǒng)成本。
【圖文】：

(l)國外太陽跟蹤系統(tǒng)研究對于跟蹤系統(tǒng)的研究，Inha大學(xué)機電工程系Yong幻m[9]建立極坐標系單軸太陽跟蹤系統(tǒng)用于CPC太陽能收集熱性能的評價。如圖1一2所示。結(jié)果表明跟蹤式太陽能CPC熱收集器比固定式效率提高14.9%。圖1一2極坐標系下單軸跟蹤系統(tǒng)智利瑪利亞大學(xué)(UTFSM)從1962年由Finster建立第一個太陽跟蹤器[’01，后來附加了電子控制自動跟蹤系統(tǒng)去定位熱量計[川，Maldonado[‘21建立了由計算機程序控制的系統(tǒng)，之后附加了瑞士的INTRA單元，這代表了同時融合了微處理控制和光電控制的優(yōu)點，代表著一種新型的太陽跟蹤系統(tǒng)，如圖1一3所示能夠提供較為精確的控制精度[”]。

圖1一3自動太陽跟蹤系統(tǒng)[l41Rubfo， ER.【’5]提出了一種應(yīng)用新的控制策略即復(fù)合跟蹤系統(tǒng)的雙軸太陽跟蹤器，如圖1一4所示，包括建立在太陽運動模型上的開環(huán)跟蹤策略和一個動態(tài)反饋控制器使跟蹤系統(tǒng)能夠高精度的跟蹤太陽而無需準確的安裝跟蹤器和校準。圖1一4雙軸太陽跟蹤器的機械結(jié)構(gòu)在高倍聚光發(fā)電系統(tǒng)方面，如圖1一5所示，AMONix公司開發(fā)的高效率聚光太陽能電池發(fā)電(IHCPv)就是通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和光敏定向系統(tǒng)確保雙軸液壓自動跟蹤系統(tǒng)的聚光精度最大不超過0.50，從而使該系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換總效率高達18%，高于目前平板型硅太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換總效率。獲取當?shù)貢r間和地理位置(包括緯度和經(jīng)度)信息計算太陽位置，并在高度角和方位角輸出軸上連接位置編碼器，，實現(xiàn)開環(huán)控制法則[’“]。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK51

【引證文獻】

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本文編號：2639467