太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。
光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。
为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。
一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。
光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。
控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。
然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。
二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。
在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。
一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。
三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。
测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。
信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。
四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。
控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。
比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。
五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。
常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。
【论文】太阳能发电随动系统设计
摘 要太阳能是一种清洁无污染的能源，取之不尽，用之不竭，其广阔的发展前景使得太阳能发电成为一个全球瞩目的、具有深远意义的研究课题。
在中国，太阳能资源非常宝贵，从其分布来看，西部地区的太阳能年辐射总量很高。
因此，开发好太阳能，对中国的西部开发有着重要的现实意义。
太阳能的利用，有利于世界保护，因此如何更进一步地提高太阳能光伏发电装置的效率，无论是从科技应用的角度，还是从商业开发的角度讲都是目前亟待解决的课题。
然而，太阳能强度和方向不确定性及光照间歇性等特点，给太阳能的收集带来了一定难度。
传统的固定式太阳能采集系统没有充分利用太阳的能量，吸收效率相对较低。
因此，本文通过嵌入式太阳位置自动追踪技术的研究，对提高太阳能的吸收效率，高效、合理地利用太阳能具有重要的研究价值。
关键词 太阳, 自动追光系统, 系统设计, 控制, ARMIAbstractSolar power energy is a kind of clean, pollution-free useless energy. Its development prospects are bright. Using solar energy to generate electronic power has already been a meaningful topic which is concerned by people around the world. The solar energy resource is plentiful in our country. And according to the distribution of solar energy resource, the amount of the solar radiation in the western region is more than the other areas. So, making good use of the solar energy will promote the Western Development Project in the future. The applications of solar energy will benefit the environmental protection. Therefore, how to further promote the efficiency of solar photovoltaic devices has become an urgent issue at present from the perspective of commercial development as well as the view of technological applications. However, the solar energy has its own features, such as intermittent, uncertainly direction and uncertainly light intensity. So, it takes us some difficulties to receive the solar energy. Some fixed solar collection systems can`t receive the light energy as much as possible. Their efficiency that the sun cells boards receive the sun light is comparatively low. Therefore, it is necessary to make the sun cell boards track the sun, when we use solar energy.Key words: sun, automatically make track for light system, system design, control, ARMII目 录第一章 绪论 (1)1.1 太阳能利用现状与趋势 (1)1.2 太阳能随动（追踪）技术国内外发展现状 (5)1.2.1 光电追踪 (5)1.2.2 视日运动轨迹追踪 (6)1.3 嵌入式系统的发展 (8)1.3.1 嵌入式发展的历史与现状 (8)1.3.2嵌入式系统的体系结构 (10)1.4 论文的主要工作和总体结构 (13)第二章 太阳追光系统的方案选择和总体设计 (14)2.1 传感部分传感器布置相关方案选择 (14)2.1.1 基于凸透镜的传感部分方案 (14)2.1.2 基于挡板的传感部分方案 (14)2.1.3 传感部分方案的比较和选择 (15)2.2 调整机构的设计 (16)2.2.1 调整机构的设计计算与零件选型 (16)2.2.2 调整机构实体结构 (20)2.3 太阳能随动（追光）系统的总体设计 (23)2.3.1 计算太阳高度角的原理 (24)2.3.2 计算日出日落时间的原理 (27)2.4本章小结 (28)第三章 嵌入式系统的硬件设计 (29)3.1 系统硬件设计的总体选择方案 (29)3.2嵌入式处理器模块设计 (30)3.2.1 Samsung S3C44BOX (30)3.3键盘模块的设计 (30)3.4显示模块的设计 (32)3.5感光模块的设计 (34)3.6 传动模块的设计 (35)III3.7系统存储器设计 (36)3.8硬件调试接口 (36)3.8.1串口调试接口 (36)3.8.2 JTAG调试接口 (37)3.9 本章小节 (37)第四章 嵌入式系统的软件设计 (38)4.1 系统总体的功能和设计方案 (38)4.2 系统的初始化 (39)4.3 中断程序模块 (41)4.4键盘模块程序设计 (42)4.4.1 4×4键盘的扫描原理及程序设计 (43)4.4.2 通过键盘获取一个字符串 (43)4.4.3 把字符串转型为整型数 (43)4.4.4 系统功能键的设计 (44)4.5 显示模块的程序设计 (44)4.6 太阳运动轨迹追光模式 (44)4.7 光电检测追光模式 (45)4.8本章小节 (46)4.9 结论 (46)第五章 经济技术分析报告 (48)第六章 结论与展望 (49)5.1 总结 (49)5.2 展望 (49)参考文献 (51)致 谢 (54)声 明 (55)IV第一章 绪论能源是人类经济发展的重要支柱，历史上煤炭和石油的现状及利用都极大地推动了经济的快速发展。
光伏发电逐日跟踪控制系统设计
光伏发电逐日跟踪控制系统设计李燕斌，谭 阳，王海泉，陈金环(中原工学院电子信息学院，郑州 450007)摘要：为了提高光伏发电的转换效率，采用视日运动轨迹跟踪与光电跟踪相结合的跟踪方法，基于TMS320F2812为控制核心设计了光伏发电逐日跟踪控制系统。
与以往不同的是，对视日运动轨迹跟踪在跟踪控制策略上作了优化，即系统通过天文公式计算并调整电池板到此时后15分钟时刻的太阳位置，等待15分钟再启动光电跟踪校正由计算产生的太阳位置误差，再等待15分钟，完成一次跟踪。
实验表明，该系统跟踪精度高、功耗低、稳定性强。
关键词：光伏发电 逐日跟踪 DSP 太阳能电池板中图分类号:TP29；TM615 文献标识码:A1引言光伏发电作为太阳能利用的主要方式之一，由于其受太阳光照间隙性、强度和方向不确定性影响，光电转换效率低，且成本比较高。
虽具有清洁环保、储量巨大、可再生等优势，但仍然未被广泛推广运用。
为此，人们在研究提高光电转换效率时，采用太阳跟踪技术，设计光伏发电跟踪控制系统，不仅可以提高转换效率，还有效地降低了成本。
2跟踪控制方法的优化目前，光伏发电跟踪控制系统采取的跟踪方法主要有：光电跟踪与视日运动轨迹跟踪。
这两种跟踪方法都存在各自的优缺点。
为了提高跟踪精度，人们更多选择了光电跟踪与视日运动轨迹跟踪相结合的混合跟踪控制方法[1]。
如文献[2]中，根据不同天气情况，在晴天时，采用光电跟踪模式；在阴天时，切换到视日运动轨迹跟踪模式，两种跟踪模式相互切换实现高精度太阳跟踪的目的。
又如文献[3]中，采用两级混合跟踪，第一级采用视日运动轨迹跟踪，第二级采用光电跟踪，且在一个调整周期中先后完成这两种跟踪方法。
实际上，这种跟踪方法为滞后跟踪（正向跟踪时）或超前跟踪（反向跟踪时）[4]，即电池板法线始终滞后或超前太阳入射光线。
虽然这些跟踪方法可以通过缩短跟踪时间间隔来提高太阳辐射利用率，但增加了系统的功耗和电机启动停止频率，从而减少了电机本身的寿命[5]。
光伏发电系统控制器的设计与实现
光伏发电系统控制器的设计与实现
光伏发电系统控制器是太阳能发电系统的核心部件之一，用于监测和控制光伏电池阵列的电流、电压和功率，以提高光伏发电系统的效率和稳定性。
光伏发电系统控制器的设计首先需要确定控制器的功能和性能要求。
一般来说，控制器需要能够实时监测光伏电池阵列的电流、电压和功率，并根据需求调节光伏电池阵列的输出功率。
控制器还需要具备保护功能，如过压、过流和反向电流保护。
在控制器的硬件设计方面，一般采用微控制器作为控制核心，配合适当的接口电路实现与光伏电池阵列、电池、逆变器等部件的通信和控制。
还需要选择合适的传感器来实时监测电流、电压和功率等参数。
为了提高光伏发电系统的效率，还可以通过设计最大功率点跟踪（MPPT）算法来提高光伏电池阵列的输出效率。
在实施光伏发电系统控制器设计的过程中，需要根据实际应用情况进行系统参数的选择和设计方案的确定。
还需进行充分的系统测试和验证，以确保控制器能够正常工作并满足性能要求。
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
跟踪这两种自动跟踪方式进行了详细分析；最后对自动跟踪控制系统进行了设计。
关键词：光伏发电；自动跟踪；太阳能；利用率
中图分类号：TM615
文献标识码：A
文章编号：2095-1302（2015）12-0070-02
0引言 随着世界经济的迅速发展，人类对于能源的需求量越来
越大，这使得不可再生能源（煤、天燃气等）变得日益短缺。当前， 世界各国对于新的可再生能源的研发重视程度日益提高，太阳 能作为绿色无污染能源且具有适合长期可持续发展的独有优 势受到人们热捧。我国幅员辽阔，具有丰富的太阳能资源，提 高太阳能的利用率，可为我国经济的可持续发展提供强有力的 动力支援。当前，如何提高太阳能的接收效率成为研发的重点。 1 光伏发电 1.1 光伏电池
智能处理与应用
Intelligent Processing and Application
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
罗金玲
（娄底职业技术学院 电子信息工程系，湖南 娄底 417000）
摘 要：针对太阳能光伏发电采用固定式方案对太阳能利用率不高的问题，设计出了太阳能光伏发电自动跟踪控制系统。
该方案首先对光伏发电进行了叙述，分析了光伏电池的发电原理及光伏发电的优点和不足；其次对光电跟踪和太阳运动轨迹
太阳能发电的目的是为了节省能源，提高经济效益，因此， 在设计的过程中，要考虑成本和维护的问题。自动跟踪控制系 统的设计原则包括如下几点 ：
（1）系统的可扩展性 根 据太阳能 发电 的 需 要， 随 着工艺 水平和 科 技 的 进 步， 太阳能光伏电池可能进行更换或数量增加，所以搭建的平台应 能够满足更新和维护的需求。 （2）模块化设计 为了缩短研发的周期，模块化设计可以使得设计各个部 件更加科学化、标准化，有效提高研发的工作效率。 （3）标准接口 在软件设计上，要预留软件功能接口，为以后的二次开 发打下基础。
光伏发电系统的设计与控制
光伏发电系统的设计与控制随着对可再生能源的需求不断增加，光伏发电系统作为一种清洁、可持续发展的能源形式而备受关注。
光伏发电系统的设计与控制起着至关重要的作用，直接影响着系统的性能和效益。
本文将对光伏发电系统的设计与控制进行详细探讨。
首先，光伏发电系统的设计是整个系统成功运行的基础。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：1. 光伏组件选择：合适的光伏组件能够最大限度地将太阳能转化为电能。
在选择时，应考虑光伏组件的效率、耐久性、成本等因素，并根据实际情况确定安装容量。
2. 逆变器选择：逆变器是将直流电能转换为交流电能的关键设备。
在选择逆变器时，需要考虑其转换效率、稳定性、保护功能等，以确保光伏发电系统的可靠性和稳定性。
3. 输电线路设计：输电线路的设计应考虑光伏组件到逆变器之间的距离、输电线路的材料和截面积、线路的损耗等因素，以保证系统输出电能的稳定性和传输效率。
其次，光伏发电系统的控制是保证系统运行稳定和优化效率的关键。
以下是光伏发电系统常用的控制方式：1. MPPT（最大功率点跟踪）控制：光伏发电系统的光照强度和温度都会对系统输出功率产生影响。
MPPT控制可通过对光伏组件工作点实时跟踪和调整来最大化系统的输出功率，提高系统的发电效率。
2. 并网控制：光伏发电系统通常会与电网进行连接，将发电的多余电能馈回电网，或从电网获取补充电力。
并网控制主要包括逆变器的电网同步、功率限制等功能，以确保光伏发电系统与电网的稳定运行。
3. 温度控制：光伏组件在工作过程中会产生热量，过高的温度会降低组件的发电效率甚至损坏组件。
因此，通过温度控制系统实时监测和调整组件的温度，可以保证系统的长期稳定运行。
此外，光伏发电系统的安全性和可靠性也是设计与控制中需要重点考虑的方面。
以下是几个关键点：1. 电网保护：光伏发电系统与电网的连接需要具备安全保护功能，包括过压保护、欠压保护、过流保护等，以确保系统与电网的安全连接和运行。
2. 组件温度监测：实时监测光伏组件的温度变化，及时发现并解决组件温度过高的问题，以防止系统发生故障。
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计的分析
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计的分析摘要：随着经济社会的不断发展，人们对能源的需求量日益增多。
由于地球存储能源可视为有限状态，因此需尽量利用自然能源，降低对天然气、煤炭等不可再生能源的使用量。
太阳能光伏发电利用了太阳光线所产生的热能与光能，是目前最重要的新型能源之一。
自动跟踪控制系统的运用可显著提升光伏发电控制有效性，改进太阳能接收效率。
本文主要对太阳能光伏发电自动跟踪控制系统的设计进行分析。
关键词：太阳能光伏发电；自动跟踪控制系统设计；单双轴，固定式引言随着传统化石能源枯竭，可再生能源的利用和开发受到了重视，太阳能以储量巨大、安全清洁等优势已成为未来主要能源之一。
目前，太阳能发电方式主要有热发电和光伏发电，因为光伏发电规模不限、建设时间短、维护简单，所以太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式，具有巨大的发展潜力。
但太阳能光伏发电存在着一个瓶颈就是发电效率偏低，这大大限制了太阳能发电的应用和发展。
在太阳能利用领域中，如何最大限度地提高光伏发电效率，仍为国内外学者的研究热点。
解决这一问题的一种可行且重要的途径是对太阳进行自动跟踪。
本文概述了现有的太阳能光伏发电跟踪控制系统的分类、跟踪控制方式和特点，以太阳能光伏发电系统中跟踪装置作为研究对象，为了提高太阳能光伏板的跟踪效率，提出了前馈加闭环的跟踪控制方案。
一、太阳能光伏发电自动跟踪控制系统简介及分类太阳能光伏发电自动跟踪系统的目的就是使太阳能光伏板保持随时正对太阳，以提高太阳能光伏组件的发电效率。
由于地球的公转和自转，太阳光的入射角度随时随刻都在变化．对于固定地点的太阳能发电系统．只有保证太阳光时刻垂直照射太阳能光伏板，发电效率才会达到高。
因而保持太阳能光伏板能与太阳光垂直最大化地接收太阳辐射能就显得十分重要。
目前最典型的三种跟踪系统分别是单轴跟踪系统、双轴跟踪系统和固定式跟踪系统。
和固定式跟踪系统相比．单轴跟踪系统和双轴跟踪系统的日用功率和年输出功率高．但从系统结构和成本上来说．单轴跟踪系统结构简单、成本较低。
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计摘要：伴随着全球经济的迅速发展，人们对资源的需求量越来越大，这促使不可再生资源（煤炭、天然气等）日益紧缺，太阳能电池板的发电能力与照射到光伏的发光强度正相关，接受太阳直射光时可取得较大的光照强度，进而提升太阳能组件的发电效率。
本文将简要介绍根据ARM太阳能光伏发电自动跟踪系统的设计。
关键字：光伏发电；跟踪系统；嵌入式操作系统；光敏二极管1介绍太阳能光伏发电自动跟踪控制系统因为地球的转动和旋转，太阳能的倾斜角随时随地都会转变。
针对固定位置的太阳能发电系统，仅有确保太阳能时刻垂直照射太阳能光伏发电板，才可以做到较高的发电效率。
所以，维持太阳能光伏发电板可以最大限度地接受太阳辐射能是非常关键的。
现阶段最经典的三种跟踪系统是双轴跟踪系统软件。
两轴跟踪系统软件和固定跟踪系统软件。
双轴跟踪系统与固定跟踪系统软件对比，双轴跟踪系统和两轴跟踪系统具备较高的日常输出功率和年功率，但在体系结构和费用层面，双轴跟踪体系结构简易。
成本费更高一些。
2自动跟踪对系统太阳能光伏发电的分类2.1固定跟踪系统软件将太阳能电池片部件直接置放在中纬度地域称之为固定重装系统，太阳能光伏发电列阵选用串联和并联方法搜集太阳能。
固定重装系统是确定的，无法一直垂直直射太阳，因此固定重装系统的太阳能组件无法发挥其发展潜力。
2.2双轴跟踪系统因为光伏发电列阵只有围绕一个转动轴转动，所以双轴跟踪系统包含倾角双轴跟踪和水准双轴跟踪。
通常情况下，双轴跟踪系统只有降低光的倾斜角，所以跟踪效果较弱。
2.3两轴跟踪系统两轴跟踪分成高角。
方向角跟踪和极轴跟踪。
两轴跟踪系统就是指光伏发电列阵绕2个转动轴转动，第一个转动轴垂直于平面，第二个转动轴水平于平面。
这类跟踪方式可以同时跟踪水准方位角和垂直高度角。
理论上，两轴跟踪系统可以完全跟踪太阳的运作，太阳的倾斜角为零，所以跟踪精密度相比较高。
2逐日跟踪方式愈来愈多的理论已经确认了太阳光和发电量效率相互关系。
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太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计
【摘要】：随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少,可再生能源的重要性不断增加,其开发利用备受人们关注。
研究和实践表明,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是理想的替代能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化,使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素,因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。
目前,太阳能电池板阵列大多是固定安装的,不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射,发电效率低。
本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统,运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。
由光强传感器的检测结果来判断天气的状况,从而控制跟踪的启停,选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位,通过单片机MSP430f149输出控制信号,控制云台带动太阳能电池板运动,实现太阳光到电池板的垂直入射,从而提高太阳光照辐射量,达到提高光伏系统发电效率,节约能源的目的,并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间,每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同,使系统获得了更多的太阳辐射能量,并提高跟踪精度。
调试结果证明,该系统易于实现,运行平稳,可应用在大型光伏电站项目中。
【关键词】：光伏发电自动跟踪太阳运动轨迹光强检测
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TK513.4
【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-171.1课题研究的背景111.2课题研究的意义11-121.3国内外太阳能开发利用现状12-141.3.1国内太阳能开发利用现状12-131.3.2国外太阳能开发利用现状13-141.4太阳跟踪系统的国内外研究现状14-151.4.1太阳跟踪系统的国内研究现状14-151.4.2太阳跟踪系统的国外研究现状151.5课题研究的主要内容15-161.6本章小结16-17第二章跟踪控制系统研究及方案设计17-252.1跟踪方法原理简介172.2跟踪系统简介17-182.3太阳跟踪方案的选择18-242.3.1太阳运动轨迹模型18-192.3.2太阳运动轨迹计算19-232.3.3日照时间23-242.4本章小结24-25第三章系统的硬件设计25-413.1系统组成253.2设备选型25-333.2.1微控制器选型25-273.2.2光敏元件选型27-293.2.3太阳能电池板29-303.2.4蓄电池303.2.5充电控制器30-313.2.6执行机构31-323.2.7设备连接32-333.3跟踪控制器电路设计33-403.3.1晶振电路333.3.2复位电路33-343.3.3电源电路343.3.4485通信接口设计34-363.3.5外部时钟电路36-393.3.6光强检测电路39-403.4本章小结40-41第四章软件设计41-454.1自动跟踪主程序设计41-424.2间隔模式程序设计42-434.3IAR软件使用说明43-444.4本章小结44-45第五章结论和展
望45-465.1本文完成的主要工作和研究成果455.2本文的创新点455.3本文尚未解决的问题及下一步研究计划45-46参考文献46-49攻读学位期间取得的研究成果49-50致谢50-51个人简况及联系方式51-53 本论文购买请联系页眉网站。