【摘要】：太陽能取之不盡用之不竭,是被世界公認(rèn)的理想的清潔能源。太陽能的利用已經(jīng)成為研究的熱點。目前,制約太陽能光伏發(fā)電的主要因素是光電轉(zhuǎn)換成本高,發(fā)電量波動大,不適合于遠(yuǎn)距離輸送。采用自動跟綜系統(tǒng)可以延長太陽能發(fā)電時間,增加發(fā)電量,一定程度上降低發(fā)電量的波動,降低太陽能發(fā)電成本。為了促進(jìn)自動跟日技術(shù)研究,推動太陽能發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,本文根據(jù)許啟明導(dǎo)師的發(fā)明專利,結(jié)合了跟蹤器的機(jī)械原理和控制原理,在有關(guān)機(jī)械、控制工程師的配合下,研究了基于單片機(jī)控制的全新概念太陽能跟蹤器。 在研究了近年來國內(nèi)外在自動跟日技術(shù)和自動跟日系統(tǒng)領(lǐng)域的主要研究成果,技術(shù)特征和應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上,討論了一種全新機(jī)械設(shè)計理念,基于單片機(jī)控制的單軸跟蹤器。跟蹤控制器采用MSP430作為控制芯片,光敏檢測裝置校正跟蹤誤差。該跟蹤器的主要優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、穩(wěn)定性好、抗風(fēng)暴能力強(qiáng)、跟蹤能耗低、控制程序簡單、精度高等特點。 本文主要工作如下: (1)研究了太陽能利用跟蹤技術(shù)的主要成果,分析主動式跟蹤和被動式跟蹤,單軸跟蹤和雙軸跟蹤各自的優(yōu)缺點和適用場合,確定了本跟蹤器設(shè)計的方案。 (2)討論了太陽能跟蹤器的機(jī)械結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有一個自由度,東西方向跟蹤太陽轉(zhuǎn)動,南北方向固定角度放置。該機(jī)械結(jié)構(gòu)的運動由一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動,完成對太陽的跟蹤。 (3)討論了太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制單元、電源單元、光電檢測單元、電機(jī)驅(qū)動、和鍵盤及信號采集等部分組成,完成整個電路的控制和驅(qū)動。 (4)完成了太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。根據(jù)各軟件功能模塊設(shè)計相應(yīng)的軟件。主要功能模塊為:信號采集模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊以及其他相關(guān)功能的模塊設(shè)計。運用中天定位,使程序控制簡化、方便,有利于提高跟蹤精度。 (5)對太陽能跟蹤系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。
【圖文】：

第 2 章 太陽能光伏發(fā)電跟蹤原理發(fā)電跟蹤原理相對運動原理，太陽相對于地球自東向西周而復(fù)始地運動。要位置，，最方便的方法是采用天球坐標(biāo)，常用的天球坐標(biāo)有赤道9]。坐標(biāo)系1 所示赤道坐標(biāo)，赤道坐標(biāo)系是以天赤道 QQ′為基本圈，以天原點的天球坐標(biāo)系，PP′分別為北天極和南天極。通過 PP′的道。顯然，通過 P 和球面上的太陽（S）的半圓垂直于天赤道在赤道坐標(biāo)系中，太陽位置由時角和赤緯角兩個坐標(biāo)決定。

圖 2.2 地平坐標(biāo)Fig 2.2 horizontal coordinates球上各處的位置不同，因而各處的高度角和方位角也不同θZ，天頂角就是太陽光線OP與地平面發(fā)現(xiàn)QP之間的夾角as就是太陽光線OP與其在地平面上投影線Pg之間的夾角。與天頂角的關(guān)系為[7]：+ a=90°zsθ γs指太陽光線在地平面上投影和地平面上正南方向線之間的線的水平投影偏離正南方向的角度，取正南方向為起始點針方向）為正，向東為負(fù)。、天頂角和緯度、赤緯角及時角的關(guān)系為：sinacosθ sin sinδcos cosδcosωsz= =+
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK513.4

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