在能源枯竭的當(dāng)下,太陽能作為一種清潔無污染并可再生的綠色環(huán)保能源,受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。然而,太陽能的強(qiáng)度及空間分布的不均勻等特性很大程度上限制了太陽能的利用。太陽智能化跟蹤技術(shù)可以有效的解決這一關(guān)鍵問題,提高對(duì)太陽能的利用效率。本文在總結(jié)現(xiàn)有太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)及工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上,提出了一種利用光纖傳導(dǎo)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)太陽光跟蹤的自動(dòng)化系統(tǒng),將利用光纖的選擇性導(dǎo)光功能與傳統(tǒng)的光電傳感器有機(jī)結(jié)合在一起,且將粗定位與精定位兩部分結(jié)構(gòu)合二為一,實(shí)現(xiàn)大范圍和高精度的跟蹤效果,簡化了相關(guān)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體方案如下:在太陽光存在大角度偏角時(shí),首先由粗定位的光纖進(jìn)行快速跟蹤定位,當(dāng)傳感器的中軸線與太陽光線的夾角在精定位的范圍內(nèi)時(shí),由精定位光纖進(jìn)行微速精確定位,直至傳感器中軸線對(duì)準(zhǔn)太陽光。粗、精定位均由相同的兩組光電池進(jìn)行跟蹤,實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì),減化了硬件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了一種雙軸式調(diào)整機(jī)構(gòu),主要由兩組步進(jìn)電機(jī)在高度角和方位角兩個(gè)方向進(jìn)行穩(wěn)定準(zhǔn)確的定位調(diào)整。在硬件電路設(shè)計(jì)方面,跟蹤控制部分是以單片機(jī)為控制核心,硬件的配置包括信號(hào)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等,以此來實(shí)現(xiàn)長時(shí)間高精度的穩(wěn)定的太陽跟蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于光纖導(dǎo)光的太陽光跟蹤系統(tǒng)具有較高的精度與靈敏度,能確保跟蹤面法線與太陽光線保持平行,且誤差在允許的范圍內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)每天150°以上的大范圍以及10h左右的自動(dòng)化太陽跟蹤,從而大大提高了對(duì)太陽光的接收效率。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK513.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景
        1.1.1 能源危機(jī)
        1.1.2 太陽能在能源發(fā)展中的優(yōu)勢與特點(diǎn)
        1.1.3 太陽能在中國的資源
    1.2 課題研究的意義
    1.3 國內(nèi)外太陽跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展
        1.3.1 國外研究發(fā)展及現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究發(fā)展及現(xiàn)狀
    1.4 本課題的主要內(nèi)容
2 太陽跟蹤系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
    2.1 太陽位置
        2.1.1 赤道坐標(biāo)系
        2.1.2 地平坐標(biāo)系
        2.1.3 確定太陽位置的計(jì)算
    2.2 跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        2.2.1 跟蹤方式的確定
        2.2.2 跟蹤裝置的選擇
    2.3 跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 電機(jī)的選擇
    2.5 核心控制器的選擇
    2.6 跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
    2.7 本章小結(jié)
3 光纖式傳感器的設(shè)計(jì)
    3.1 太陽光線的特點(diǎn)
    3.2 光電傳感器的跟蹤方案
    3.3 光纖技術(shù)
        3.3.1 光纖的選擇
        3.3.2 光纖的導(dǎo)光原理
        3.3.3 光纖的集光效率
        3.3.4 光纖的選用參數(shù)
    3.4 光電池的選擇與特性
    3.5 新型光電傳感器的設(shè)計(jì)
        3.5.1 光纖式光電傳感器的結(jié)構(gòu)
        3.5.2 傳感器的工作原理
    3.6 傳感器的可行性分析
        3.6.1 精定位的跟蹤范圍分析
        3.6.2 粗定位的范圍分析
    3.7 跟蹤精度分析
    3.8 本章小結(jié)
4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    4.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
        4.1.1 控制系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)
        4.1.2 控制系統(tǒng)的硬件組成
        4.1.3 軟件總設(shè)計(jì)
    4.2 控制器的設(shè)計(jì)
        4.2.1 單片機(jī)選型與引腳分配
        4.2.2 單片機(jī)引腳說明
    4.3 系統(tǒng)電源模塊
    4.4 信號(hào)處理模塊
    4.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
        4.5.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇
        4.5.2 A/D轉(zhuǎn)換芯片的引腳說明
    4.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
        4.6.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)分配
        4.6.2 電機(jī)的控制分配
    4.7 外圍電路的設(shè)計(jì)
        4.7.1 顯示部分
        4.7.2 時(shí)鐘模塊
    4.8 本章小結(jié)
5 傳感器性能的實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 光纖的傳輸
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    全文總結(jié)
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他科研成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875799