太阳能发电模拟系统(1)
太阳能光伏发电系统的建模与仿真
太阳能光伏发电系统的建模与仿真随着全球环境保护意识不断增强，可再生能源的开发和应用变得越来越重要。
光伏发电作为一种利用太阳能直接转化为电能的方式，自然也备受关注。
在建设光伏发电场之前，我们可以使用建模与仿真技术，来帮助我们设计和优化光伏发电系统。
本文将会探讨太阳能光伏发电系统的建模与仿真方法。
一、建模方法建模是建立光伏发电系统物理模型的过程。
通过物理模型，我们可以了解系统内部的运作原理，优化系统的结构和技术参数以提高光伏发电效率。
在建模的过程中，可以采用两种方法：自顶向下和自下向上。
1.1 自顶向下自顶向下的建模法是由顶层向底层逐步分解，形成一整个系统的过程。
这种方法首先从整个光伏发电系统的总体设计出发，接着将系统分成不同的模块，最后分解到每个模块的细节设计。
在自顶向下的建模中，主要包括以下步骤：1) 确定建模目标和范围；2) 建立系统层次结构，确定系统的模块划分；3) 定义每个模块的详细参数，建立物理模型；4) 分析系统的总体性能，进行优化。
1.2 自下向上自下向上的建模法是由底层向顶层逐步合并，形成一整个系统的过程。
这种方法首先从每个部件的设计出发，接着将每个部件合并到模块，最后合并到整个系统。
在自下向上的建模中，主要包括以下步骤：1) 确定每个部件的设计参数；2) 将每个部件的设计合并到对应的模块中；3) 将所有模块合并，建立完整的系统模型；4) 分析系统的总体性能，进行优化。
二、仿真方法仿真是利用计算机模拟物理过程的一种方法。
通过仿真，我们可以模拟光伏发电系统在不同条件下的运行状态，优化光伏组件和逆变器的参数，评估发电量和电网接口的稳定性。
2.1 光伏组件的仿真光伏组件是光伏发电系统的核心部件。
在光伏组件的设计和仿真中，主要考虑以下因素：1) 光照强度和角度对光伏输出电能的影响；2) 温度对光伏输出电能的影响；3) 光伏单元的组合方式和布局对系统性能的影响。
对于光伏组件的仿真，可以采用软件模拟和硬件实验相结合的方式。
trnsys太阳能系统详细案例
气象参数读取type
➢ 气象参数读取
• 读取模拟地点的气象数据 • 常见的气象数据类型：TMY、dat、
CWEC、EPW、TRY、VDI、 • 本例中选取tmy格式 • 选取type15-2
集热器type
➢ 主循环-集热器
– 根据经验可以认为人均热水消费量50L/p – 集热器面积与水箱1㎡-------50~75L – 本例中每天用水200L，水箱体积300L – 选取平板型集热器5 ㎡，指标1㎡---60L – 选取type1b
输出type65设置
左右坐标的输出量的定义
输出数据的保存格式
输出type25设置
步骤
1. 模拟的要求 2. 模拟的已知条件 3. 所需部件type 4. Type中参数设定 5. 数据传递：连接部件type 6. 运行模拟 7. 查看结果
数据传递：连接部件type
➢主要流程数据的传递 ➢输出数据的传递
➢ 控制系统
– 控制集热器循环，当集热器进口温度大于 出口温度时候，关闭系统
– 控制信号：0（关）、1（开） – Type2b
结果处理type
➢ 对瞬时数值积分
– 瞬时数值进行积分 – 积分区间选取 – type24
➢ 对数据进行计算
– Equation（见上用水量）
输出type
➢ 在线显示输出
– 显示在屏幕上 – 可以直接观察数据 – type65c
输出type
➢ 打印输出
– 直接保存数据 – 不能直接观察数据 – type25c
整个系统部件组合
步骤
1. 模拟的要求 2. 模拟的已知条件 3. 所需部件type 4. Type中参数设定 5. 数据传递：连接部件type 6. 运行模拟 7. 查看结果
太阳能系统的模拟和优化设计
太阳能系统的模拟和优化设计提高能源的利用效率和降低对环境的影响是当前能源领域所面临的重要问题之一。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛的关注和应用。
太阳能发电系统的模拟和优化设计是提高其效率的重要手段之一。
本文将从太阳能系统的模拟入手，介绍太阳能系统的组成、模拟方法和优化设计。
一、太阳能系统的组成太阳能系统是指将太阳能转化为可用能源的设备系统。
其主要的组成部分包括太阳能电池板、电池储存系统、逆变器和监控系统。
太阳能电池板是太阳能系统的核心部件，是将太阳能转化为电能的关键。
电池储存系统作为储存电能的部分，可以将太阳能转化后的电能储存起来，以便在需要时使用。
逆变器可以将直流电转化为交流电，以便接入电网和供电。
监控系统可以监测太阳能系统的运行状态和电池的电量等信息，便于用户实时监测。
二、太阳能系统的模拟方法太阳能系统的模拟是指通过对太阳能系统各组成部分进行数学建模和仿真，模拟太阳能系统的工作状态和性能参数。
太阳能系统的模拟方法主要分为两种，分别是基于物理模型的计算模拟和基于数据模型的统计模拟。
基于物理模型的计算模拟是通过对太阳能电池板、电池储存系统、逆变器等各组成部分进行建模，然后利用数学模型计算出各组成部分的工作参数和性能，从而得到太阳能系统的工作状态和性能参数。
这种方法主要是采用Matlab、Simulink等工具进行模拟和计算。
由于基于物理模型的计算模拟能够准确描述太阳能系统组成部分的物理过程和能量转换机理，所以其结果更加准确和可靠。
基于数据模型的统计模拟是通过对太阳能系统实际数据进行收集和处理，建立太阳能系统的数据模型，然后利用这个模型进行统计分析和模拟。
这种方法主要应用于太阳能系统的监测和预测。
由于基于数据模型的统计模拟依赖于所收集的数据质量和完整性，所以其结果具有一定的不确定性和局限性。
三、太阳能系统的优化设计太阳能系统的优化设计是指在保证太阳能系统性能指标的前提下，对太阳能电池板、电池储存系统、逆变器等各组成部分进行参数优化，以提高太阳能系统的能量转化效率和经济性。
太阳能光伏发电系统建模与仿真
太阳能光伏发电系统建模与仿真随着人们对环保意识的不断加强，太阳能光伏发电系统的需求量在逐渐增加。
为了更好地了解该系统的工作原理和性能，建模与仿真成为了必要的研究手段。
一、太阳能光伏发电系统的工作原理太阳能光伏发电系统主要由光伏电池、光伏逆变器和电网组成。
光伏电池是将太阳能转化成电能的核心部分，它是由多个电池片组成的，每个电池片都是由两层硅晶体和P-N结构组成的。
当光照射到光伏电池上时，电池片中的P-N结构会通过光生电效应形成电子-空穴对，进而产生电压和电流。
然后这些电能会通过光伏逆变器转换为与电网相适应的直流电或交流电。
二、太阳能光伏发电系统的建模为了了解太阳能光伏发电系统的工作状态，必须对其进行建模。
在建模时，需要将光伏电池、逆变器及电网等部分分别进行建模，且分别建立相应的模型。
光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心，因此需要着重研究其模型。
理想情况下，光伏电池可以被建模为一个单一的电流源，其效应等同于一个弱光源或一个电阻。
常见的光伏电池模型有单二极管、单指数电阻和多指数电阻模型等。
而光伏逆变器则可以使用各种电子元器件和电路组件组成，如电感、电容和开关管等。
三、太阳能光伏发电系统的仿真与建模相比，仿真更为复杂。
在仿真中，需要模拟不同的实际工况，如天气条件的变化、电池温度的变化等。
常见的仿真软件有PSpice、MATLAB等。
在仿真时，需要根据实际情况确定相应的输入参数，如光伏辐照度、空气质量等，然后根据所建模型及输入参数进行仿真计算。
在完成仿真后，可以对仿真结果进行分析，评估系统的性能指标以及各种因素对系统性能的影响。
仿真还可以帮助优化系统的设计，确定逆变器的控制策略等。
四、太阳能光伏发电系统的应用前景太阳能光伏发电系统已经广泛应用于很多领域，如居民住宅、商业、工业等。
在居民住宅中，太阳能光伏发电系统可以为家庭供电，实现自给自足；在商业领域中，太阳能光伏发电系统可以降低企业的用电成本，提高企业的经济效益；在工业领域中，太阳能光伏发电系统可以帮助企业减少能源消耗和排放，提高企业的生产效率。
太阳能光伏并网发电系统仿真研究
太阳能光伏并网发电系统仿真研究太阳能光伏并网发电系统仿真研究近年来，随着环保意识的增强以及能源危机的日益加剧，太阳能作为一种环保、可再生的新能源被广泛关注。
太阳能光伏发电系统作为太阳能的重要利用方式，在实现清洁能源的同时，也为能源供应保障提供了新的选择。
而太阳能光伏并网发电系统作为一种近年来新兴的发电方式，其优点十分明显。
本文将对太阳能光伏并网发电系统进行仿真研究，以期进一步探究其优缺点及适用范围，以指导实际工程应用。
一、太阳能光伏并网发电系统的构成太阳能光伏并网发电系统主要由太阳光伏电池组、功率逆变器、电网和接口电路等组成，其中太阳光伏电池组是发电系统的核心部件。
在太阳能光伏并网发电系统中，太阳光伏电池组将太阳能转化为电能，再通过功率逆变器将直流电转化成为交流电，最终将交流电与电网进行并网，实现电能的输送和利用。
二、太阳能光伏并网发电系统的优势1. 适应性强：太阳能光伏并网发电系统可在任何环境下使用，无需耗费额外的能源或资源，可以在阳光照射下工作，晴天、雨天都可以正常发电。
2. 易于维护：太阳能光伏并网发电系统无需经常维护，只需要进行定期的检查和维护就可以保证系统的正常运行。
3. 具有较长的使用寿命：太阳能光伏并网发电系统的使用寿命比传统的燃油发电系统更长。
4. 成本低：太阳能光伏并网发电系统可以减少能源消耗，从而节省能源支出，降低发电成本，给用户带来经济实惠。
5. 环保节能：太阳能光伏并网发电系统不需要燃料，没有排放，从而减少了对环境的污染。
三、太阳能光伏并网发电系统的缺陷1. 受气候和环境的影响：太阳能光伏并网发电系统的发电量受气候和环境因素影响较大，在环境恶劣的情况下会影响电量的输出。
2. 电池组排放问题：太阳光伏电池组需要定期更换，处理废旧电池也需要一定的成本。
3. 储能成本高：太阳能光伏并网发电系统需要储能装置来存储发电量，储能成本较高，降低了系统的使用寿命。
四、太阳能光伏并网发电系统的仿真研究该系统仿真软件采用MATLAB软件，通过建立该系统的规范化建模，实现系统的仿真研究。
光能量聚焦型太阳能电力系统模拟
光能量聚焦型太阳能电力系统模拟光能量聚焦型太阳能电力系统是一种利用太阳光能进行能源转换的系统。
在这个系统中，通过使用透镜或反射器将太阳光能集中到一个小面积上，以提高光电转换效率。
该系统可应用于太阳能发电、太阳能热水供应和太阳能热发电等领域。
本文将介绍光能量聚焦型太阳能电力系统的原理及其模拟方法。
光能量聚焦型太阳能电力系统是基于光学原理的。
太阳光经过透镜或反射器聚焦后，能够集中在一个小的区域上。
在这个区域上，可以安装太阳能电池板或太阳能热发电设备，将光能转化为电能或热能。
光能量聚焦型太阳能电力系统的优势在于提高了能量转换效率，并通过集中光能的方式减小了所需的能源收集面积，从而节省了成本。
要模拟光能量聚焦型太阳能电力系统，首先需要了解光的传输规律和光学元件的特性。
光传输是指光从源头传输到目标位置的过程，其中包括反射、折射和散射等现象。
在模拟时，我们需要考虑光线在透镜或反射器中的传播路径、光的衍射和透射等因素。
通过建立光学传输的数学模型，可以模拟出光能量的集中效果和能量收集效率。
另外，模拟光能量聚焦型太阳能电力系统还需要考虑环境因素对系统的影响。
太阳能发电和太阳能热发电都依赖于太阳光的照射，因此地理位置、季节、天气等都会对系统的电能输出或热能输出产生影响。
在模拟时，需要考虑这些因素，并通过数据分析或数学模型来预测系统的运行表现。
除了光学和环境因素，模拟光能量聚焦型太阳能电力系统还需要考虑光电转换元件的特性。
例如，太阳能电池板的工作效率、热电效应的影响等都会对系统的性能产生影响。
通过建立这些元件的数学模型，并考虑其在实际运行中的特性，可以模拟出光能转化为电能或热能的过程，并评估系统的性能。
最后，为了准确模拟光能量聚焦型太阳能电力系统，我们需要收集光学元件、环境数据和电能输出等方面的实验数据。
通过实验数据的分析，可以验证模型的准确性，并校正模型的参数。
这样，我们就能够更准确地预测系统的性能，并为系统的设计和优化提供参考。
1MW太阳能热发电站仿真-中科院皇明
热力循环系统的全工况动态仿真模型
4.上位仿真系统人机界面 Human Interface of simulation system
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4.上位仿真系统人机界面 Human Interface of simulation system
热力循环系统的全工况动态仿真模型
4.上位仿真系统人机界面 Human Interface of simulation system
热力循环系统的全工况动态仿真模型
3. 1MW塔式太阳能热发电吸热器过热器仿真模型 superheater simulation model of 1MW solar power tower system
热力循环系统的全工况动态仿真模型
储能系统的全工况动态仿真模型
3. 1MW塔式太阳能热发电储能系统仿真模型 thermal energy storage system simulation model of 1MW solar thermal power
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4.上位仿真系统人机界面 Human Interface of simulation 系统人机界面 Human Interface of simulation system
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4.上位仿真系统人机界面 Human Interface of simulation system
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2 仿真系统构成
construction of simulation system
八达岭塔式热发电仿真 机 镜场系统模型 吸热器模型 储能系统模型 常规电站系统模型
单元设备模型算法
流体网络模型
控制系统网络模型
工质的特性计算程序
系统网络划分
八达岭塔式太阳能发电站 八达岭塔式电站仿真系统构成 constructionof 1MW solar thermal power tower plant
太阳能光伏发电系统的建模与分析
太阳能光伏发电系统的建模与分析太阳能光伏发电是近年来备受推崇的新型能源发电方式。
在此，我将系统地讲解太阳能光伏发电系统的建模与分析。
一、发电原理太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、组串控制器、蓄电池以及电表等组成，其中太阳能电池板起到收集能量的作用，逆变器则是把直流电转换成交流电并且确保交流电的质量，组串控制器则用于保护电池并以最大效率获取太阳能。
太阳能电池板通过吸收太阳辐射能将光子能量转化成电能，但太阳光的功率和光照时间变化很大，因此需要进行稳压。
这时电池板会将电压稳定在一个额定输出值上输出电流。
在电池板输出的电流通过组串控制器后，向着逆变器输入的电流就会变成直流电的形式，这个直流电会经过逆变器的变换器和电路并且转换成交流电。
最后，逆变器会将这个相对稳定的电能输出到生活常用电器当中。
在没有太阳辐射将不再能够发电。
二、建模方法太阳能光伏发电系统的建模涉及到电力学、数字控制技术、电子学以及计算机科学等学科领域。
下面是几种建模方法：1. 电路模型电路模型是太阳能光伏发电系统模型中最常见的一种建模方法。
通常而言，电路模型是把光伏电站中的各种组件进行简单的连接，从而构建出整个发电系统模型。
该模型可以运用Kirchhoff定律，通过算法进行电势和电流的分析和较准计算。
2. 直接构造法该方法是一种在现实世界中建立光伏发电系统的模型方法。
通过实际构造的方式将光伏电池板、逆变器、电缆、蓄电池等组件连接成一个完整的光伏发电系统，并进行数据采集，从而实现对该发电系统的建模分析。
3. 监测系统法该方法通过监测系统来对太阳能光伏发电系统进行建模分析。
即通过实时监测太阳辐射量、黑体温度、电池板转化效率以及逆变器转化效率，构造出理论的光伏发电系统，然后将其与真实光伏发电系统进行比对，最终得出一组适合该地区光伏发电效果预测的模型。
三、分析方法除了建模方法之外，太阳能光伏发电系统的分析方法同样具有非常重要的作用。
下面是几种分析方法：1. 能量模型该方法是通过对光伏发电系统中能量变化过程进行分析，建立相应的能量模型。
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太陽能發電系統
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系統規格大致分類成
太陽能發電系統 (例如:太陽能集光板 、模 擬太陽光能製造機等)。
太陽能主控制箱(例如:電源供應器 、電壓、 流感測器模組等)。
負載箱(例如:功率電阻 、無熔絲保護開關 、 散熱風扇 ) 。
其他(例如:電腦主機 ，蓄電池、AD/DA卡 等等)。
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系統特點
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(2)
風力發電機輸入接點:為控制電源總開關。
氙燈手動控制模式下的電流調整電阻:切 至 ”JOG”時，則可利用可調電阻的調 整，來控制其輸出電流控制氙燈亮度。
氙燈輸出電壓指示表:將經過「氙燈控制 器」處理過的輸出電壓，用此表頭指示。
太陽能集光板發電電壓輸入接點:為太陽 能集光板輸出的直流發電電壓。
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電壓回授模組
電壓感測器是使用隔離放大器電路，其輸 出電壓比為100V/1V。模組中提供三組獨 立之電壓感測電路，回授值可經由AD/DA 卡傳回MATLAB/SIMULINK的軟體介面做 後續的處理。
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量測範例程式說明
為太陽能集光板的發電電壓、發電電流及 發電功率的參數回授觀測程式，可即時觀 測各項數值的實際變化量。以及利用電腦 作氙燈的開回路電壓的亮度調整控制、 BUCK輸出電壓的控制，及模擬平台的方向 和仰角的控制。
太陽能發電模擬系統
一、關於太陽能發電 二、太陽能發電模擬系統簡介
(1)系統規格 (2)系統特點 (3)系統架構圖 系統實體圖及面板功能說明
(1)太陽能發電模擬平台 (2)主機控制箱－前面板 (3)主機控制箱－後面板 (4)負載箱面板 (5)電池放電器 (6)電池充電調節器 。 三、Feedback Module模組介紹 (1)電流回授模組（Current Feedback Module） (2)電壓回授模組（Voltage Feedback Module） 四、量測範例程式說明 五、實驗結果
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太陽能模擬平台系統
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主機控制箱─前面板介紹(1)
小洛克翹板開關:為太陽能製造機（氙燈）及內部 控制電路板的電源總開關 。
氙燈電源開關:為氙燈控制電源的總開關。
太陽能集光板發電電壓、流表:用數位式顯示太陽 能集光板的直流發電電壓、流。
氙燈控制模式選擇開關:切至”PC”時，則使用 SIMULINK軟體配合AD/DA卡來控制氙燈亮度。 若切至”JOG”時，則用主控制箱面板上的可調電 阻的調整，控制輸出電流來控制氙燈亮度。
本系統可分為實測部分與模擬部分，可 用實測來應證模擬，用模擬來輔助實測。
範例程式以學術和工業界最常用的兩大 軟體系統MATLAB/SIMULINK及 LABVIEW，以圖控式的軟體介面，方便 使用者學習。
具有即時控制（Real-time）的能力
使用靈活度大，擴充性佳 。
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系統架構圖：
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主機控制箱─後面板介紹(1)
控制命令/訊號回授連接頭:內含4組D/A的 命令訊號，與4組A/D的回授訊號。
編碼器連接頭:第一、二片AD/DA卡的編碼 器訊號連接頭目前未裝編碼器暫未使用。
控制命令/訊號回授連接頭:內含2組D/A的 命令訊號，與4組A/D的回授訊號。
TTL數位輸入輸出連接頭:第一片AD/DA卡， 作為TTL數位輸入輸出訊號的控制與回授用。
負載電阻:由10根5Ω/100W及1根 4Ω/80W功率型負載電阻所組成，可藉由 串並聯來改變負載的大小載越大。
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電池放電器介紹
電源開關:為風扇及直流電壓表之電源開關
快速放電接點:將充滿電的蓄電池進行放電 時接至此接點。
直流電壓量測接點:為直流電壓表之測量輸 入端 。
直流電壓表:數位式直流電壓表，顯示範圍 為0~50V，需與下方之直流電壓量測接點 搭配使用，可將待測之蓄電池電壓顯示於 電壓表上。
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太陽能可编集辑版光板
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太陽能發電模擬系統簡介
系統的架構主要分成三大部分:
首先，利用氙燈照射太陽能集光板產生光 能發電，並經由改變氙燈的量度與集光板 間的測距 。
其次，是利用氙燈照射太陽能集光板，在 太陽能集光板放置各類型太陽能感測器， 來量測其照度、輻射量等的大小。
另外，則是整個太陽能發電系統的結合測 試。
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(3)
直流電壓輸出點:需配合負載箱。
BUCK功率電阻輸出點:此為BUCK功率電 阻輸出的接點。
電池輸入接點:將產生的直流電源，送給蓄 電池作充電用。
二相步進馬達控制啟動開關:為控制方向軸 及仰角軸的運動。
方向軸及仰角軸的極限指示燈: 此為方向軸 及仰角軸的極限指示燈。
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電池充電調節器介紹
太陽能集光板發電電壓輸入端子:此為太陽 能集光板輸出的直流發電電壓。
電池充電電壓輸出端子:此為輸出至電池用 的的直流充電電壓。
耗能負載電壓輸出端子:此為耗能負載電壓 的輸出端子。
狀態指示燈:用來顯示目前充電調節器的使 用狀態。
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電流回授模組
電流感測器是使用霍爾元件，工作頻寬為 100KHz，輸出電流比為4A/1V ，模組中 提供三組獨立之電流感測電路，回授值可 經由AD/DA卡傳回MATLAB/SIMULINK的 軟體介面做後續的處理。
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(3)
氙燈散熱風扇輸出接頭:此接頭可以連接至 氙燈的散熱風扇，以供氙燈散熱。
氙燈裝置保險絲座:內裝保險絲，作為氙燈 裝置的保險裝置。
主控制箱散熱風扇 :此為本控制箱的元件散 熱用風扇。
系統電源輸入:此電源插頭請接至3相220V。
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負載箱面板介紹ห้องสมุดไป่ตู้
無熔絲開關:為負載箱的散熱風扇之電源開 關。
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(2)
太陽能感測器輸入輸出訊號接頭:本系統無裝置任 何太陽能感測器，目前暫未使用。
第一軸(方向軸)步進馬達及極限訊號接頭:控制步 進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測。
第二軸(仰角軸)步進馬達及極限訊號接頭:控制步 進馬達的輸出訊號與旋轉極限偵測。
氙燈輸出電壓之大型博士端子:將經過「氙燈控制 器」處理過的輸出電壓及電流，經由此端子輸出 至氙燈，以控制其亮度。