【摘要】：在能源短缺日趨嚴(yán)重,不可再生能源日漸枯竭的國際形勢下,大力發(fā)展可再生能源勢在必行。太陽能憑借其清潔、普遍、儲量無盡的優(yōu)點(diǎn),成為了當(dāng)今世界各國努力探索與研究的熱門。但太陽能分散、不穩(wěn)定的缺點(diǎn)制約了它的開發(fā)和利用。太陽自動跟蹤系統(tǒng)是高效利用太陽能資源不可或缺的組成部分。研究證實(shí),天氣良好且其他條件相同的情況下,配備雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的太陽能電池板比起面對正午太陽固定朝向安裝的電池板,發(fā)電量增加30%以上。雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用有助于增加日照利用率,提高發(fā)電效率。本文基于簡單與高效并舉的理念,設(shè)計(jì)了一款采用STM32F103R8T6單片機(jī)的半遮擋式四象限光電檢測法結(jié)合時鐘控制法的雙軸太陽跟蹤控制系統(tǒng)。設(shè)定每4分鐘檢測一次天氣情況,判斷跟蹤方式。光照充足時選擇光電跟蹤,通過對陰影導(dǎo)致的電流變化進(jìn)行計(jì)算,確定太陽位置,實(shí)現(xiàn)太陽軌跡的自動跟蹤。光照不足時采用時控跟蹤,按照設(shè)定的方式旋轉(zhuǎn)太陽能電池板,使電池板表面近似對準(zhǔn)太陽位置,減少計(jì)算量和能量損耗。遇到8級以上大風(fēng)天氣時,暫停跟蹤,風(fēng)速下降至安全范圍內(nèi)則恢復(fù)跟蹤。本文設(shè)計(jì)的光電檢測法搜索范圍很廣,不會因?yàn)橹袛喔櫠鴣G失目標(biāo)。本系統(tǒng)對電池板的安裝精度要求不高,即使電池板的兩根旋轉(zhuǎn)軸沒有做到精確豎直或水平放置,也可以高精度的跟蹤太陽。在地質(zhì)條件小幅變化時,本系統(tǒng)不需要進(jìn)行維護(hù)或重新安裝。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理,電池板參數(shù)采集模塊的信號經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,通過USART串行通信傳輸數(shù)據(jù)。本文在完成了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及軟件工作流程的總體設(shè)計(jì)后,選定了核心控制芯片,按照設(shè)計(jì)要求和各元件接口類型分配了芯片引腳,將電路劃分為多個功能模塊,然后分析了各元件的選型、工作原理及電路接線,并完成了相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明了該太陽能雙軸跟蹤控制系統(tǒng)的方案是可行而有效的。該方案的優(yōu)點(diǎn)有:跟蹤迅速、精度高、抗干擾性好、可靠性好、設(shè)備成本不高等優(yōu)點(diǎn)。同時也提出了一些不足和有待改進(jìn)的地方。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK513.4
【圖文】：

隨著發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，以風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源得到了快展[4]。2014 年 6 月英國石油公司（BPAmoco）在第 21 屆世界石油大會上發(fā)布BP Statistical Review of World Energy 2014》[5]指出：可再生能源發(fā)電增速迅猛占全球能源消費(fèi)的比例很低，還不到 2.2%。圖 1.1 為 2013 年全球和中國一次消費(fèi)占比示意圖。

（3）資源一般帶（21100 1500 kwh /m）；（4）資源貧乏帶（2 1100 kwh /m）。中國氣象局公布了 1978-2007 年全國年平均總輻射量空間分布如圖 1.2 所體來看，中國太陽能資源相當(dāng)豐富，具有廣闊的發(fā)展前景。

地球公轉(zhuǎn)時正午太陽高度角和白晝時間的變化

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本文編號：2773759