(完整版)太阳跟踪控制方式
光伏发电系统的太阳能追踪技术与控制
光伏发电系统的太阳能追踪技术与控制随着能源危机的加剧和环境保护意识的提高，太阳能作为一种绿色、可再生的能源，越来越受到重视。
光伏发电系统，作为一种利用太阳能进行能量转换的设备，其发电效率与太阳能的照射角度密切相关。
为了最大限度地提高光伏发电系统的发电效率，太阳能追踪技术应运而生。
本文将介绍太阳能追踪技术的原理和控制方式。
一、太阳能追踪技术的原理通过追踪太阳的位置，调整太阳能电池板的朝向，可以使太阳光垂直照射到光伏电池上，从而提高发电效率。
太阳能追踪系统通常由光敏电阻、控制器和执行机构三部分组成。
1. 光敏电阻光敏电阻是太阳能追踪系统的一个重要组成部分。
它能够感知到太阳光的方向和强度，并将这些信息传递给控制器。
2. 控制器控制器接收光敏电阻传来的信息，并根据预设的算法计算出太阳的位置。
然后，控制器通过控制执行机构的运动，将太阳能电池板始终保持在最佳的朝向。
3. 执行机构执行机构负责调整太阳能电池板的朝向。
根据具体的设计，执行机构可以采用电动的、液压的、气动的等多种方式。
二、太阳能追踪技术的控制方式太阳能追踪系统有两种主要的控制方式：单轴追踪和双轴追踪。
1. 单轴追踪单轴追踪系统只能在一个固定的轴线上进行追踪，一般为水平方向或垂直方向。
水平单轴追踪是将太阳能电池板绕垂直于地面的轴线旋转，使其始终朝向太阳，这种方式适用于低纬度地区。
垂直单轴追踪是将太阳能电池板绕与地平面平行的轴线旋转，以使其始终朝向太阳。
这种方式适用于高纬度地区。
2. 双轴追踪双轴追踪系统可以同时在水平和垂直两个方向上进行追踪。
它可以根据太阳的位置进行精确调整，以获得最佳的太阳能照射角度。
双轴追踪系统的优点是能够适应不同纬度和季节的变化，提高能量利用率。
三、光伏发电系统的太阳能追踪技术应用前景太阳能追踪技术可以提高光伏发电系统的发电效率，使其在不同地区和季节都能获得更多的太阳能。
随着技术的不断发展，太阳能追踪系统的成本逐渐降低，应用前景广阔。
太阳跟踪说明书
函数名称：void IO_init() 函数功能：单片机 IO 口初始化程序 入口参数：无 出口参数：无 ***********************************************************************/ void IO_init() { P1 = 0xff; //输入输出先置 1 // P3 = 0xff; //有信号时 IO 口为 0 } /*********************************************************************** 函数名称：void Go_back() 函数功能：回到原点函数（）回到早上太阳升起的地方待命 入口参数：无 出口参数：无 ***********************************************************************/ void Go_back() { Q_down = 1; //继电器均先置高， Q_up = 1; //表示先不动作 Q_left = 1; Q_right = 1; Delay10ms(50); while((xw_down||xw_right)&&(JP_open)) //没有运行到限位处 { if(xw_down) Q_down=0; //没到限位时，up 动作 else Q_down=1; if(xw_right) Q_right=0; //没到限位时，left 动作 else Q_right=1; } } /*********************************************************************** 函数名称：void Display() 函数功能：跟踪太阳函数以及限位处理函数 入口参数：无 出口参数：无 ***********************************************************************/ void Display() { if(!JP_down&&!TR0){ Q_down=0; //光敏电阻有信号 TR0=1;} if(!JP_up&&!TR0){
太阳运动轨迹追踪要点
太阳运动轨迹追踪过程
太阳运动轨迹追踪控制就是根据太阳运动轨迹，采用水平坐标系来确定太阳与地球的相对位置的，通过读取系统实时时钟得到当地时间信息，并输入当地地理信息，根据上述的公式计算出当地任一时刻太阳的高度角和方位角。
此时，太阳能电池板的具体位置很关键，因此，在进行太阳运动轨迹跟踪时，每天傍晚自动跟踪结束后，太阳能电池板都必须回到基准位置，以消除计算的累积误差，之后电池板每次转动，都必须水平和垂直方向的两个增量式编码器来反馈电池板的方位角和高度角。
太阳的高度角和方位角与电池板的高度角和方位角的角度差，就是垂直方向和水平方向电机需要转过的角度，达到了追踪太阳的目的。
一种太阳跟踪方法
一种太阳跟踪方法
太阳跟踪是一种利用太阳位置信息来控制太阳能设备追踪太阳运动的方法，以最大限度地获取太阳能。
常见的太阳跟踪方法包括：
1. 光学跟踪：利用光学装置（如透镜或反射器）对太阳进行精确跟踪。
这些光学装置可以根据太阳位置进行调整，确保太阳能始终集中在太阳能设备上。
2. 机械跟踪：通过机械装置将太阳能设备固定在一个朝向可以随太阳位置变化的支架上。
这种方法有两种常见的类型：单轴跟踪和双轴跟踪。
单轴跟踪允许设备在一个轴上转动，以跟踪太阳的日运动；双轴跟踪则可以在两个轴上进行调整，使设备可以同时跟踪太阳的日运动和年运动。
3. GPS导航跟踪：利用全球定位系统（GPS）接收器和导航算法获取太阳位置信息，并通过控制装置进行相应的调整。
4. 天文算法跟踪：利用天文学计算方法来预测太阳的位置，并根据计算结果对太阳能设备进行调整。
这些太阳跟踪方法可以根据具体需求和预算来选择适合的方式。
较为精确的光学跟踪方法通常用于高精度的太阳能集中式发电系统，而机械跟踪和GPS导航跟
踪方式则常用于低成本的太阳能发电系统和太阳能热水器等设备。
太阳追光系统总体控制流程
太阳追光系统总体控制流程
一、系统初始化
1.启动系统
（1）开启系统电源
（2）系统自检
2.连接传感器
（1）将太阳追踪传感器连接至系统
（2）校准传感器位置
二、太阳追踪控制
1.检测光照强度
（1）传感器监测光照强度
（2）判断是否需要调整光伏板角度
2.调整光伏板角度
（1）控制系统启动电机
（2）根据传感器数据调整光伏板角度
三、系统运行监控
1.监测系统状态
（1）定期检查系统运行状态
（2）检测系统异常
2.报警处理
（1）发出报警信号
（2）停止系统运行并通知维护人员
四、数据记录与分析
1.记录运行数据
（1）记录太阳追踪数据
（2）存储数据至数据库
2.数据分析
（1）分析系统运行数据
（2）优化系统运行策略。
太阳能跟踪方案
光伏发电跟踪控制方案一、跟踪系统的简介人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁,太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点,但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点,这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
为了提高光伏发电系统的转换效率，需要提高光伏阵列吸收太阳辐射的能力。
国内外的研究主要集中在最佳倾角固定安装和自动跟踪装置。
最佳倾角固定安装光伏阵列的成本最低，但由于太阳光入射角随昼夜、季节变化，光伏阵列不能充分吸收太阳辐射的能量，反而造成性价比较低。
自动跟踪装置随时根据太阳的运行轨迹调整阵列表面位置以减小入射角，在相同的辐照条件下吸收比固定安装光伏阵列更多的太阳辐射能量。
目前使用广泛的有三种太阳光伏自动跟踪系统，包括水平单轴跟踪、倾纬度角斜单轴跟踪和双轴跟踪，其中单轴太阳能跟踪系统只能自东向西跟踪太阳, 双轴太阳能跟踪系统能在自东向西跟踪太阳的同时, 也能跟踪太阳的高度变化。
水平单轴跟踪主要用于低纬度地区，倾斜单轴跟踪主要用于高纬度地区。
从跟踪是否连续的角度看，跟踪系统采有步进跟踪方式和连续跟踪方式；其中，步进跟踪方式能够大大降低跟踪系统自身的能耗。
二、跟踪原理本方案利用单片机技术设计了一种倾斜轴太阳能跟踪控制系统，其不依赖于传感器工作，控制策略为主动式跟踪控制策略，通过计算得出太阳在天空中的方位，并控制光伏阵列朝向。
这种主动式光伏自动跟踪系统能够较好的适用于多霜雪、多沙尘的环境中，最大限度的接收太阳能，提高光伏效率；在无人值守的光伏电站中也能够可靠工作。
本方案设计的跟踪装置为跟踪太阳时角的装置。
由于一年四季的日出日没时角都在变化，不能设定一个固定的时间为起始跟踪时间。
例如乌鲁木齐冬季12月份太阳10点升起，太阳能电池板朝向-30°，以后每隔1-5分钟调整一次时角，保证跟踪太阳；而夏季太阳6点半就升起，如果还按照10点时太阳能电池板朝向-120°，以后每隔1-5分钟调整一次时角，那么太阳电池板始终和太阳保持53°夹角，不能极大限度的增加太阳辐射量。
光伏跟踪控制器说明书
太阳能自动跟踪控制器使用说明书
太阳跟踪器控制器安装在太阳能光伏装置上，根据太阳光的位置，驱动电机，带动机械转动机构，始终跟随太阳位置运动。
当太阳偏转一定角度时（一般5--10分钟左右），控制器发出指令，转动机构旋转几秒钟，到达正对太阳位置时时停止，等待下一个太阳偏转角度，一直这样间歇性运动；当阴天或晚上没有太阳出现时停止动作；只要出现太阳它就自动寻找并跟踪到位，全自动运行，无需人工干预，东西向、南北向二维控制，也可单方向控制，使用电源直流6--24伏，机械驱动装置根据用户要求订做，或为用户设计生产.适用于太阳灶的自动运行及太阳能电池板的自动跟踪。
1. 跟踪起控角度:1°--10°（不同应用类型）
2. 水平（太阳方位角）运行角度：Ⅰ型0°--270°
3. 垂直（太阳高度角）调整角度：10°--120°（太阳光与地面夹角）
4. 传动方式：丝杠、涡轮蜗杆、齿轮
5. 承载重量:10Kg-- 50Kg
7. 电机功率：0.4W--35W
8. 电源电压 DC6V--24V
9. 运行环境温度：-40--85℃
10.运行时间≥10万小时
11.室外全天候条件运行
接线方法：
直流12V
红线为正极，绿线为负极。
注意不要
接反，否则会烧坏传感器。
蓝黑线接东西电机，看其电机转向，反接可以改变方向。
黄白接南北电机，看其电机转向，反接可以改变方向。
太阳能热发电的跟踪与控制技术-章素华
章素华讲太阳能热发电的跟踪与控制技术亚行跟踪和控制专家：章素华跟踪与控制是光热发电非常重要的环节。
它是取热、聚热、用热的过程的大脑中枢，操纵这个太阳能应用过程的精度、能效、运转、安全等关键方面。
下面将简单介绍跟踪与控制工作原理和解决方案，提出中国这个领域的一些需要思考的问题。
1、跟踪与控制任务：现代的太阳能聚热技术，是通过若干地面的聚日镜将太阳热能聚集起来，用于供热或者发电。
太阳能聚日镜聚热方法有很多种类，比较成熟常用的方法有塔式、槽式、碟式。
不管哪种聚热方法，准确的捕获太阳光热能，将分散的太阳热能聚集到一起的原理是相同的，这样需要位于地球表面的聚日镜，能够准确跟踪太阳运动轨迹，将太阳射入镜面的热能反射到集热点，聚集起分散热能。
图1：塔式、槽式、碟式太阳能聚日镜示意图太阳能跟踪器能够保持太阳光线与平面垂直照射，使太阳能发电的转换率最大化。
西班牙阿波罗112太阳能双轴跟踪器系统采用升降（南北方向）和方位角转动（东西方向）。
跟踪器转动80平方米PV电池平面，保持太阳光线垂直角度照射，比一般固定系统利用率高40%。
跟踪器的跟踪精度达到0.01度。
以下是一组数据，样品采集在马德里（北纬40, 45º），数值比较kWh/m2/天。
聚日镜如何自动跟踪太阳轨迹，如果我们遇到雨雪、多云天气看不到太阳，怎么办？我们需要一个智能的跟踪与控制系统，使聚日镜高效、可靠、安全连续完成能量转化工作，能够精确的控制聚日镜跟踪太阳轨迹，能够完成镜位调适、跟踪精度、紧急保护等重要协同任务。
同时要完成镜场、聚热、热力系统平衡、发电输送等项控制任务。
与常规的热控专业一样，跟踪与控制系统有4个功能：测量、控制、顺控、保护等功能，采用常规的PLC/DCS设备即可,关键是跟踪和控制策略的研究。
测量控制设备采用现场总线技术与集中监控模式，在单台聚日镜分散测控的基础上，按照聚热的工艺流程需求，按照聚日镜的排列组合形式，分为子组、成组、区域、按照镜场规划控制系统总线布局和全场监控系统。
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太阳跟踪控制方式
国内外，太阳跟踪系统中实现跟踪太阳的方法很多，基本上可以分为两类:一类是实时的探测太阳对地位置，控制对日角度的被动式跟踪;另一类是根据天文知识计算太阳位置以跟踪太阳的主动式跟踪。
文献中介绍了被动式跟踪的典型代表:压差式跟踪器和光电式跟踪器;主动式跟踪的典型代表:控放式跟踪器、时钟式跟踪器和采用计算机控制和天文时间控制的视日运动轨迹跟踪器。
以下对两种类型中目前主要采用的光电跟踪
方式和视日运动轨迹跟踪方式进行比较。
一般地，在聚光光伏发电的应用多采用校准
的光筒，它可以阻止散射进入传感器达到更精确的太阳位置探测。
（1）光电跟踪
虽然光电跟踪方式本身的精度较高，但是它却具有严重的缺点:在阴天时，太阳辐照度较弱(而散射相对会强些)，光电转换器很难响应光线的变化;在多云的天气里，太阳
本身被云层遮住，或者天空中某处由于云层变薄而出现相对较亮的光斑时，光电跟踪
方式可能会使跟踪器误动作，甚至会引起严重事故。
对于太阳能发电来说，是可能在
晴朗、阴天和多云等任何天气情况下进行的。
光电跟踪能够在较好的天气条件下，提
供较高的精度，但是在气象条件差时跟踪结果不能令人满意。
（2)视日运动轨迹跟踪
视日轨迹跟踪的原理是根据太阳运行轨迹，利用计算机(由天文学公式计算出每天中日出至日落每一时刻的太阳高度角与方位角参数)控制电机转动，带动跟踪装置跟踪太阳。
此跟踪方式通常采用开环控制，由于太阳位置计算与地理位置(如纬度、经度等)和系
统时钟密切相关，因此，跟踪装置的跟踪精度取决于一是输入信息的准确性，二是跟
踪装置参照坐标系与太阳位置坐标系的重合度，即跟踪装置初始安装时要进行水平和
指北调整。
太阳跟踪机构
双轴跟踪
如果能够在太阳高度和赤纬角的变化上都能够跟踪太阳就可以获得最多的太阳能，
全跟踪即双轴跟踪就是根据这样的要求而设计的。
双轴跟踪又可以分为两种方式:极轴式全跟踪和高度角方位角式全跟踪。
1)极轴式全跟踪。
极轴式全跟踪原理如图1一5a所示:跟踪装置的一轴指向天球北极，即与地球自转轴
相平行，故称为极轴;另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。
工作时电池板绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的时角变化;电池板绕赤纬轴作俯仰转动是为了跟踪赤纬角的变化。
这种跟踪方式并不复杂，但在结构上电池
板的重量不通过极轴轴线，极轴支承装置的设计比较困难。
2)高度角一方位角式太阳跟踪。
高度角和方位角式太阳跟踪方法又称为地平坐标系双轴跟踪，其原理如图1一sb所示。
电池板的方位轴垂直于地平面，另一根轴与方位轴垂直，称为俯仰轴。
工作时电池板
根据太阳的位置变化绕方位轴转动改变方位角，绕俯仰轴作俯仰运动改变电池板的倾
斜角，从而使电池板的法线始终与太阳光线平行。
这种跟踪系统的特点是跟踪精度高，而且集热器的重量保持在垂直轴所在的平面内，支承结构的设计比较容易。
由于太阳跟踪系统采用地平坐标系运动控制规律较为直观，结构受力特性好、操作性强、容易实现跟踪系统的大型化.因此，本章采用矢量分析方法，主要对地平坐标系全跟踪系统跟踪角运动控制方程和控制方式进行全面地分析，并对跟踪机构的安装误差、运行时间误差、运行误差等可能导致跟踪系统精度降低的因素进行系统研究。
地平坐标下，双轴太阳跟踪系统
β=β(φ,L loc,n,t）
ρ=ρ(φ,L loc,n,t)
双轴跟踪系统运动控制方法
通常，太阳跟踪可以采用连续跟踪和间歇跟踪两种基本方法进行太阳跟踪
系统的运动控制。
连续跟踪方法为跟踪角按照太阳位置变化规律随时间连续调
节以跟随太阳运行轨迹的变化的控制方法，根据上节跟踪系统运动特性的研究
结果可以看出，太阳跟踪的两个运动轴的速度非常小，最小速度仅为0.00028转
/min，为了避免系统在超低速运动下出现位置伺服控制的不稳定，系统设计时就
需要非常大的减速比;但是，连续跟踪意味着电机在不停的运动，将消耗大量
的电能，违背了太阳能发电的目的，因此，连续跟踪方法并不适合用在太阳能
发电系统。
本论文综合考虑跟踪精度和系统能耗，采用间歇跟踪方法，即每隔一段时间后，运动轴快速调整一次跟踪角，并使各运动轴的转角与其由于停顿导致落后于太阳运行的方位角和高度角相等，其余时间系统跟踪角驱动机构固定不动，如此循环，因而形成跟踪系统间歇追踪太阳的跟踪方法。
显然，采用间歇跟踪方法，不仅可以简化系统控制，避免庞大的减速系统;而且可以减少步
进电机的运行次数，增加电机的运行寿命，降低跟踪运动系统本身的能耗。
我们知道，虽然间歇跟踪方法具有上述优点，但不可避免的要牺牲系统的跟踪精度，因此本节将从理论上分析不同的运动控制参数对跟踪精度的影响，从而确定在使用要求许可的误差范围内，实现间歇跟踪控制方法。
绝对编码器
位置检测装置是运动控制系统实现精确控制的重要组成部分。
在闭环系统
中，它的主要作用是检测位移量，该位移量与给定值进行比较，得到误差信号，控制器根据误差信号进行控制调节，使系统趋向减小误差，最终使误差为零。
本文采用绝对式的光电编码器用于跟踪系统高度角和方位角位置的反馈。
由于跟踪装置两轴的跟踪范围均在360”以内，编码器若能直接连接在目标检测轴，单圈的绝对编码器就足够。
但是考虑跟踪系统机械设计的特点，安装在最后一级输出轴上比较困难，因此编码器需要安装在前一级间接的检测轴的位置，此时轴的转动角度已经超过360度，此时，必须采用多圈的绝对编码器。
最终选用上海精浦机电型号为 GAX60R13/12的编码器，其主要性能指标为分辨率/ 圈:8192(13位)，连续4096圈，即能检测的最小角度为
360ο/213二 0.0440
由于绝对编码器的输出信号是以格雷码的形式，为了便于信号的采集和处
理，通过二次仪表 GP1312RL/CH进行信号的变换，以2路位置信号输出:一路4一ZOmA模拟量、一路RS485通讯数字量。
最后通过一个RS485转USB接口直接将两路信号发送到上位机。