基于光伏发电的自动跟踪系统的设计方案
基于光伏发电的自动跟踪系统的设计方案跟踪系统设计方案2.1控制方法的确定2.1.1该领域现有的控制方法太阳电池方阵的发电量与入射角有关，光线与太阳电池方阵平面垂直时发电量最大，改变入射角，发电量明显下降。
基本原理与结构：由两台电动机和减速机分别构成方位角转动机构和高度角转动机构，光电传感器置放大，与太阳电池板方阵平面垂直安装。
随着光线方向的细微改变，传感器失衡，引起系统输出信号产生偏差，当这一输出信号达到一定幅度时，方向开关电路启动，执行机构开始进行纠正，使光电传感器重新达到平衡，即太阳能电池板方阵平面与光线成90度角而停止转动，完成一次调整周期。
如此不断调整，时刻沿着太阳的运行轨迹追随太阳，构成一个闭路负反馈系统，实现了跟踪。
该系统不需设定基准位置，跟踪器永不迷失方向。
系统设有防杂光干扰及夜间停止跟踪电路，并附有手动控制开关，以方便调试[4]。
系统结构如图2-1所示。
阴天或太阳被云层遮挡时，光线很弱，发电量极小，跟踪将无意义，系统会自动停止跟踪。
即使天边某处透出相对较亮的光线，跟踪器也不会被误导跟踪，实现了防杂光干扰。
云散日出时，自动跟踪器即时响应，找到太阳，跟踪到位。
傍晚光线消失，已不能发电，传感器会发出信号，夜间停止电路启动，并转回到，转动机构上下终点共设 4个限位开关，以防万一出轨。
图2-1 双轴光伏发电自动跟踪系统结构框图跟踪器所用传感器有三种：方位和仰角太阳传感器，风力传感器，日光开关。
太阳传感器是把聚光电池阵列法线偏离太线的角度信号转变为电信号的装置，它是跟踪系统的重要部件，在很大程度上决定跟踪的精度。
太阳传感器测量太阳的方位，如有偏向，通过驱动电机的运转使电池阵列对准太阳。
风力传感器采用感应式器件，当风力达到一定强度（如8级风）时，控制器控制仰角驱动电机转动，使阵列向水平方向运行，直到阵列受力最小为止。
在这种状况下，仰角驱动电机，不受方位太阳传感器控制[5]。
日光开关也是采用光敏器件，使白天太阳能电池阵列受方位太阳传感器控制而运转；夜间，阵列不受方位太阳传感器控制，而仅受日光开关控制向向运行，即阵列返回到早晨初始位置。
2.2本课题设计方法的提出2.2.1单轴与双轴自动跟踪系统的比较双轴自动跟踪系统是目前研究开发使用的系统，它的跟踪效果好，可提高发电量，是一种非常有前途的方法，但适用于较大型的太阳能发电系统中。
我国部分地区的无跟踪光伏系统，太阳能发电效率较低[6]。
针对这一实际情况需采用合理的方法进行改善，此方法必须满足低成本，高可靠性，高性价比。
单轴自动跟踪系统和固定式光伏发电系统相比跟踪效果好，结构简单且费用较低。
鉴于以上谈到的太阳能发电自动跟踪系统的原理与基本方法，对双轴自动跟踪系统进行了一定的改进，设计出具有很好性能价格比的单轴自动跟踪系统，同时也满足实际需要。
太阳能电池板与地面水平面南北方向成φ角，此高度角可手动进行调整。
东西方位角通过单片机控制系统进行自动跟踪，始终追随太阳的东西方位，使太阳能电池保持较大的发电功率[7]。
后面部分有详细的设计容，这里就不具体介绍了。
2.2.2设计目标和设计要求课题设计目标:根据太阳辐射能的特点、光伏电池的特性以及地球与太阳的运动规律，实现对太阳能方位角的跟踪。
经查询相关资料知道地区地理位置，东经：118°33′，北纬：39°24′。
φ——当地的地理纬度ω——当时的太阳时角，其计算公式为 ︒⨯-=15)12(S T ω （2.2）式中Ts （0－24h ）为每日时间，时角上午为正，下午为负。
根据2.2式可得时间与时角的关系如表2-3课题设计要求：所设计的单轴太阳自动跟踪系统的核心部分是单片机，需设计合理的程序近而对电机进行控制，适时改变电池板的角度。
表2-3 时间与时角关系第3章自动跟踪的硬件系统设计3.1硬件设计方案国外目前已有了很多光伏电站。
太阳能发电在我国多采用传感器跟踪式的系统，发电成本还很高，不利于跟踪系统的推广与发展。
提高发电效率是降低成本的捷径，本文设计的太阳能电池自动跟踪系统，使太阳能电池板始终对着太阳，保持最大的发电效率，具有成本低等优点，有较好的推广应用价值[8]。
太阳能电池是依靠太辐射能而产生电能的器件，同样的一块太阳能电池板由于放置的角度不同，所接受的光辐射能就不同，产生的电能就不同。
因此为了提高太阳能电池电能的产量，可以让太阳能板自动的随着天空中太阳的方位角的变化而实现跟踪。
如下是单轴太阳方位角跟踪系统。
太阳自动跟踪系统主要分为机械部分和控制部分。
机械部分主要由电池板支架，底座和直流电机构成，控制部分驱动电机，可以使电池板在东西方向上的0～180度自由旋转。
控制部分主要由软件算法构成具有成本低，智能化程度高，扩展性强等优点。
高度角可以手动进行调整。
太阳跟踪系统的支撑结构常见的有框架式、轴架式和旋转台式三种。
前两种形式是将光伏阵列安装在可进行太阳时角跟踪的轴向移动固定框架或轴架上。
其特点是结构简单、价格便宜、安装方便。
适用于支撑单轴跟踪的小功率光伏阵列，可额外附带简单的季节性仰角调节功能。
旋转台式形式是一个较大的可进行时角跟踪的旋转台上安装可进行仰角跟踪的光伏阵列，它适用于支撑大功率的双轴跟踪光伏阵列，其缺点是结构复杂，造价较高。
本设计考虑到高性价比采用轴架式[9]。
本文设计的单轴自动跟踪电路主要包括单片机控制单元和电机驱动电路，如图3-1所示。
图3-1 自动跟踪控制电路结构框图3.2硬件原理图及工作原理系统的硬件原理图如图3-2所示。
工作原理：通过将实时时钟芯片的时间按顺序送入单片机并与设定值作比较后确定系统工作，即每天早上6点到晚上6点使跟踪系统工作。
单片机通过电机驱动电路控制电机转动。
当到了晚上6点后，自动跟踪系统停止工作，单片机控制电机转回初始位置，即使太阳能电池板到达初始位置。
单片机AT89S8252作为主控制芯片，主要起按设定时间自动给出控制信号以接通电机驱动电路而使电机按需要转动[13]。
在硬件连接上，分别以P0.0-P0.3口输出接电机驱动电路J4-J7，驱动电路的J0-J3分别接电机的A-D，每7.2分钟单片机P0口按设定程序控制电机顺时针转动1.8ｏ，实现对太阳的跟踪。
图3-2 工作原理电路图3.3实时时钟本系统利用时钟芯片DS1302读取和写入实时数据，用与定时控制系统工作的启动。
DS1302是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。
实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM 指示决定，采用24 或12 小时格式。
DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：（1）RES 复位，（2） I/O 数据线，（3） SCLK（串行时钟）时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信。
RST 接在P1.0上，高电平时，选中该芯片，可对其进行操作。
串行数据线I/O 与串行时钟线SCLK 分别接在RXD 和0INT 上，所有单片机地址、命令及数据均通过这两条线传输[10]。
DS1302采用双电源系统供电，VCC1在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式下VCC2连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。
DS1302由两者中的较大者供电。
当VCC1大于VCC2+0.2V 时，VCC1给DS1302供电。
当VCC1小于VCC2时，DS1302由VCC2供电。
下面将主要的性能指标作一综合：● 实时时钟具有能计算2100 年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力还有闰年调整的能力● 31 8 位暂存数据存储RAM● 串行I/O 口方式使得管脚数量最少 ● 宽围工作电压2.0～ 5.5V● 工作电流电压2.0V 时，小于300mA● 读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式 ● 8 脚DIP 封装或可选的8 脚SOIC 封装根据表面装配 ● 简单3 线接口 ● 与TTL 兼容Vcc=5V● 可选工业级温度围-40 +85 管脚配置如图3-2图3-3 DS1302管脚配置GND X2X1Vcc2X1 X2 ——32.768KHz 晶振管脚GND ——地RST ——复位脚I/O ——数据输入/输出引脚SCLK ——串行时钟Vcc1,Vcc2 ——电源供电管脚3.4单片机控制单元图3-4 AT89S8252管脚配置本文的自动跟踪系统的设计采用AT89S8252，是基于以下原因：部含有看门狗定时器（WDT），能满足无人值守条件下自恢复运行系统运行状态的要求片带有8KB的FLASH程序存储器和2KB的E2PROM数据存储器，不需要进行存储器扩展，有利于提高系统的稳定性性价比高，资源充足工作电压围宽：4.0~6.0V的工作电压，便于交直流供电，能在一定程度上抵御电源的波动干扰，降低对电源的要求。
关于AT89S8252的管脚介绍：1.89S8252 有 4个8位并行输入输出I/O接口：P0口、P1口、P2口、P3口(共32线)，用于并行输入或输出数据。
①.P0口：P0.0-P0.7统称为P0口，当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，P0口为地址数据分时复用口，它分时提供8位地址总线和8位双向数据总线。
②.P1口：P1.0-P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。
对EPROM编程和进行程序验证时，P1口接收输入的低8位地址。
③.P2口：P2.0-P2.7统称为P2口，一般作为准双向I/O接口。
当接有外部存储器或扩展I/O接口且寻址围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址，对EPROM编程和进行程序验证时，P2口接收输入的高8位地址。
④.P3口：P3.0-P3.7统称为P3口，它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能[11]。
P3口的第2功能见下表3-5。
表3-5 P3口的第2功能表所以单片机89S52的P0口作为与电机驱动电路的接口用。
2.控制信号或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/PROG，PSEN和EA/VPP等4种形式。
①. RST/VPD(9脚)：RST即为RESET,VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。
当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。
②. ALE/PROG(30脚)：当访问外部存储器时，ALE (允许地址锁存信号)以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低8位地址，以便空出P0.0–P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读写数据。
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。
光伏发电自动跟踪系统的设计
光伏发电自动跟踪系统的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了越来越多的关注。
其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用前景。
然而，传统的光伏发电系统往往存在固定安装、无法有效跟踪太阳位置的问题，导致能量接收效率不高。
因此，本文旨在设计一种光伏发电自动跟踪系统，以提高光伏电池板的能量接收效率，从而推动光伏发电技术的发展和应用。
本文首先介绍了光伏发电的基本原理和现状，分析了传统光伏发电系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了光伏发电自动跟踪系统的设计原理和实现方法，包括硬件设计和软件编程两个方面。
在硬件设计方面，介绍了系统的主要组成部分，如传感器、电机驱动器等，并阐述了它们的工作原理和选型依据。
在软件编程方面，介绍了系统的控制算法和程序流程，包括太阳位置计算、电机控制等。
本文对所设计的光伏发电自动跟踪系统进行了实验验证和性能分析，证明了该系统的有效性和优越性。
也指出了该系统存在的不足之处和改进方向，为未来的研究提供了参考和借鉴。
通过本文的研究和设计，旨在为光伏发电领域提供一种高效、可靠的自动跟踪系统解决方案，推动光伏发电技术的进一步发展和应用，为实现可持续发展和环境保护做出贡献。
二、光伏发电原理及关键技术光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的发电方式。
当太阳光照射到光伏电池上时，光子与光伏电池内的半导体材料相互作用，激发出电子-空穴对。
这些被激发的电子和空穴在光伏电池内部电场的作用下分离，形成光生电流，从而实现光能向电能的转换。
光伏发电的关键技术主要包括光伏电池材料的选择、光伏电池的结构设计、光电转换效率的提升以及系统的集成与优化。
光伏电池材料是光伏发电的基础，常用的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜光伏材料等。
不同材料具有不同的光电转换效率和成本，因此在选择时需要综合考虑性能和经济性。
光伏电池的结构设计也是影响光伏发电效率的重要因素。
自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统
自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统摘要：随着我国经济的高速发展，我国各行各业也呈现出良好的发展趋势。
太阳能的能源动力相当的巨大，其所能产生的能源动力也是可以循环使用的，但是目前来看太阳能的利用效率远远不够，其根本没有得到很好利用，其主要的原因正是由于采集这些能源的技术不够成熟，因此，对于太阳能的利用效率就比较低下，所以，本文就是研究如何更好的提升太阳能的利用效率，首先自动跟踪系统的基本原理及相关应用，以便能够最大限度的提升太阳能的利用效率，最终能够实现太阳能资源的广泛使用。
关键词：自动跟踪；太阳能；光伏发电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太阳能光伏自动跟踪系统的定义和特征根据太阳能光伏自动跟踪系统基本功能，其定义如下:指在太阳有效光照时间内，能使太阳光线始终垂直照射到太阳能光伏组件的阵列面上，使光伏组件在有效光照时间内都能最大限度地获取太阳能的装置系统。
该系统的最主要部分通常由控制部件和转动调级部件组成。
控制部件的作用是将太阳即时位置坐标参数直接或间接输出给转动调级部件。
转动调级部件的主要作用是将控制部件给出的信号经过调级处理或分解后用于驱动光伏组件的阵列面始终与太阳光线垂直。
2太阳能光伏自动跟踪系统的控制类型当前的太阳能光伏自动跟踪系统的控制类型还是比较单一的，根据跟踪的原理的差异性，主要有2种跟踪方式，一种是被动跟踪，即按依据论太阳运动轨迹的跟踪，另外一种是主动跟踪，即采用的光电感应的跟踪方式。
太阳运动轨迹跟踪方式对于太阳运动的跟踪，是依据天文算法计算出太阳能光伏系统所在位置任意时刻的太阳高度角和方位角，然后根据系统自身的几何特征，计算出该时刻的跟踪角度。
太阳能自动跟踪发电控制系统开发与设计
太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计摘要：当前,由于技术条件限制,光伏发电的转换效率很低,严重制约了太阳能发电的发展与普及,因此,在现有条件下,寻求一种实用的方式去提高太阳能的发电效率是非常必要的。
实践证明,太阳能的发电效率和太阳能电池板与太阳光线的角度有很大关系,太阳能发电中,太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直能在很大程度上提高太阳能的发电效率。
本文针对如何提高太阳能发电效率的问题,提出了采用自动跟踪的方法,让自动跟踪系统对太阳的运动轨迹作出实时判断,从而使太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直,提高光伏转换效率。
关键词：太阳能；自动跟踪；发电控制系统；开发与设计中图分类号：tk511 文献标识码：a 文章编号：1.引言地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题。
同时，太阳能也是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。
但是，太阳能的利用有它的缺点：一是能流密度较低，日照较好的，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。
往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。
二是受大气影响较大，给使用带来不少困难。
本文设计一种基于gps定位及太阳方位计算的的太阳自动跟踪装置，该装置能自动跟踪太阳的运动，保证太阳能设备的能量转换部分所在平面始终与太阳光线垂直，提高设备的能量利用率。
与此同时加以风力发电机辅助发电给蓄电池充电，进而在夜间给路灯提供电源。
2 太阳能自动跟踪系统硬件设计2.1 太阳能自动跟踪系统的机械构成及工作原理太阳能自动跟踪系统的机械结构由太阳能电池板、减速电机、齿轮传动机构、基座等构成。
基座主要支撑和固定太阳能自动跟踪器。
当太阳照射角度发生变化时，垂直方向（y）和水平方向(x)的减速电机就会相应的通电转动，通过齿轮机构传动使太阳能电池板始终与太阳光线垂直，即获取到最大的太阳光照能量。
整个装置由机械部分和控制部分组成。
光伏发电双轴智能跟踪系统设计
光伏发电双轴智能跟踪系统设计摘要：随着经济与技术的共同发展，人们对于能源的需求越来越大，使得目前对于能源的消耗量逐渐增长，但是目前大多数能源还都是采用以往的化石燃料焚烧的方法来都得到。
因此，为了能够使得能源进行一定的优化与改善，就需要不断的探索并开发出新能源。
通过光伏发电双轴智能跟踪系统的应用，能够有效的实现将太阳能转化为电能，在该系统中采用了单片机、锂电池、光电传感器、电机等设备，通过这些设备的应用能够实现智能化的跟踪光源，充分的获取所需的太阳能，并将其合理的利用，有效的发挥该系统的作用。
本篇文章就对于光伏发底单双轴智能跟踪系统进行研究与分析，从而促进该系统的推广与应用，实现新能源的开发与应用。
关键词：光伏发电；智能跟踪系统；在光伏发电的实际应用过程中，其太阳能的有效利用成为了一大难题，因此，为了能够有效的获取充足的太阳能，并且提高电能生产的效率，需要对发电效率以及光能的获取这两项内容进行研究与分析。
对于地球而言，其每个地方所受到太阳照射的时间、程度都是不一样的，且其变化的速度非常快。
因此，为了能够保证光伏发电能够不受该问题的影响，能够获取充足的光能，需要设计出一种特殊的光伏发电系统，并且保证该系统的应用过程中太阳的位置光能发电板的位置能够相互匹配，提高光能的收集效率。
根据相关的研究发现，采用追踪模式能够有效的追踪光能的位置，从而提高光能获取的效率，因此光伏发电双轴智能跟踪系统的研发与应用是非常必要的。
1双轴智能跟踪系统的作用原理在双轴智能跟踪系统的应用过程中，需要相关设备及装置的支持，其中双轴智能跟踪装置发挥重要的作用，在该装置的内部通过应用两个同种类型的电机，能够实现对于高度以及角度的控制，从而保证光伏发电所使用的发电板能够时刻与太阳照射之间的角度保持在90度，在应用的过程中电机通过旋转来时刻的追踪太阳位置的变化情况。
在光伏发电双轴智能跟踪系统中还会利用光电传感器设备，通过该设备的应用能够有效的将光信号转化为电信号。
光伏发电双轴自动跟踪控制系统的设计与应用
及 方 位 角 ％。该 数 据 值 由 天 文 算 法 [M)计 算 得 到 ：
sin y 0 = sin^?sin5 + cos^cos^cosw
( 1)
sin^?siny0 - sin5
c o s r〇= ------------------------
(2)
cos^>cosy0
式中:％ 为太阳光初始高度角； 为太阳光初始方位
本文的研究对象是新型光伏电池板双轴跟踪系 统 其 系 统 外 观 结 构 如 图 1 所示。
图 1 中 ：电 机 1 控 制 电 池 板 的 水 平 方 向 （东 、西方 向 ）转 动 ，跟 踪 太 阳光的方位角；电 机 2 控制光伏电池 板垂直方向（南 、北 方 向 ）转 动 ，跟 踪 太 阳 光 的 高 度 角 ， 最 终 使 得 电 池 板 平 面 与 太 阳 光 实 时 保 持 垂 直 ，提 升 光 伏电站的发电量。该 双 轴 跟 踪 支 架 结 构 设 计 简 单 、巧 妙 ，具有控制灵活、精度高的优点。 1 . 2 系统工作原理
A b stra c t：With the continuous development of photovoltaic industry, in order to improve the power generation of photovoltaic panels and power stations, the tracking control system based on field programmable gate array ( FPGA) control chip is proposed based on a new type of photovoltaic panel dual axis automatic tracking bracket. The azimuth and altitude angles of sunlight are calculated by astronomical calculation method and photoelectric sensor analog correction method. Then, according to the mathematical relationship between the positions of photovotaic ( P V ) panel and feedback, three phase pulse control signal is obtained. The forward and reverse rotation of the two motors are controlled by time sharing in the working process. The sunlight is always perpendicular to the plane of the panel, which realizes the real-time tracking of the sunlight angle. Finally, a project in Xinjiang is taken as an example, the measured data results are compared with the simulation results based on PVsyst software. The Comparison results show that the control system can accurately track the sunlight, which verifies the effectiveness of the system design. Compared with the fixed mode, the photovoltaic power generation can be increased by more than 30% using the dual axis automatic tracking system. The system can be applied in the following engineering projects, and can increase the revenue of photovoltaic power station. Keywords ：Field programmable gate array ( FPG A ) ； Photoelectric sensor; Time sharing control； Propotion integral ( PI ) regulator；Pulse width modulation( PWM) ；Three phase full bridge circuit；PVsyst；Dual axis automatic tracking system
嵌入式太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
第 ３期
桂 林 电 子 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｉ ｉｅ ｓｔ ｆＥｌｃ ｒ ｎｃＴｅ ｈｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＧｕｌｎ Ｕｎｖ ｒｉｙｏ ｅ ｔｏ ｉ ｃ ｏｏ ｙ
Ｖ０ ． Ｏ， ． １ ３ ＮＯ ３
２１ ０ ０年 ６月
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．００
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ａ ｓ ｇ ｆ ｓ ｌ ｒ ＰＶ ｕｔ ａ ｏｍ ａ ｉ ｒ ｃ ｎｇ ｔｃ ｔ ａ ｋｉ ｃ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｍ ｂ ｄｄｅ ｙ ｔ ｍ ｏｎ ｒ ｌ ｓ ｓ ｅ ｂａ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｓｅ
Ｚ ａ ｇ Ｊａ ｂ ｈ ｎ ｉｎ ｏ，Ｙｉ ｎ ｎＱｕ
ｓ ｓ ｅ Ｓ ｓ ｎ ｔ ａ ｋ ｎ ｅ ｉｅ ｂ ｘ ｒ ｃ ｉ ｇ ＧＰ ａ ａ ｔ ａｃ ｌ ｔ ｈ ｏ ａ ｌｉｕ ｅ ａ ｄ ａ ｉ ｔ ｙ ｔ ｍ’ ｕ —ｒ ｃ ｉ ｇ ｄ ｖ ｃ ｙ ｅ ｔ ａ ｔｎ Ｓ ｄ ｔ ｏ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｌ ｒ ａ ｔｔ ｄ ｎ ｚｍｕ ｈ，ｔ ｅ ｒｖ ｔ ｒ ｈ ｎ ｄ ｉｅ ｍｏ ｏ
阳能的利用率。
关 键 词 ： 入 式 系 统 ； 阳跟 踪 器 ； 维 平 面 支 架 控 制 器 ；ＭＰ Ｔ； Ｗ Ｍ ； Ｓ 嵌 太 二 Ｐ Ｐ ＧＰ 中 图分 类号 ： Ｍ６ ５ Ｔ １ 文献标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ７ －０ Ｘ（０ ０ ０ －２ ７０ ６ ３８ ８ ２ １ ） ３０ ４— ３
（ ． Ｏｘ ｒ ｇ ｏ ｌｇ １ ｂ ｉ ｅＣ ｌ ｅ，Ｋｕ ｍｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｙｕ ｎ ｎ ６ ０ ０ ， ｉａ ｄ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｓ ｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ・ ｎ ａ ５ １ ６ Ｃｈｎ ｔ ２ Ｓ ｈｏ ｆ ｐ ｌ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ． ｃ ｏ ｌ ｐ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｋｕ ｍ ｉｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｙｕ ｎ ｎ ６ ０ ９ ， ｉａ ｏ Ａ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｓ ｙｏ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ， ｎ ａ ５ ０ ３ Ｃｈ ｎ ） ｔ Ｓ ｇ
太阳光自动跟踪系统课程设计
太阳光自动跟踪系统课程设计太阳光自动跟踪系统，听起来是不是有点高大上？其实说白了，就是一个能自动跟着太阳转的设备，简单点说，就是“阳光大追踪”。
你是不是已经想象到那个阳光照射下来，跟着阳光走，一直不离不弃的场景了？其实这就是太阳能发电的一个重要环节，咱们把它搞得聪明一点，让它自己动起来，追着太阳走，这样能更好地吸收阳光，提高发电效率。
不信？你往下看，保证让你眼前一亮。
咱得知道，太阳能发电要靠阳光。
你想呀，太阳一出来，咱们就等着吸收它的能量，但光照强度不同的时候，怎么能最有效地利用太阳能呢？这时候，咱们就得用太阳光自动跟踪系统了。
这个系统呢，通俗点说，就是给光伏电池板装上一双“眼睛”，让它能看到太阳，然后根据太阳的位置，自动调整角度。
就像咱们平常看电影的时候，电视遥控器能调节角度一样，太阳光自动跟踪系统就能调整光伏板的方向，使其始终对准太阳，保证最大限度地吸收太阳能。
你要是问，为什么不直接让太阳能板朝一个固定的方向就行了呢？唉，这问题可难不倒我。
因为太阳从早到晚的路径是不一样的。
早上从升起，下午落到西方，你要是把光伏板固定不动，太阳照射的角度就会一直变化，结果呢，电池板吸收的太阳能就不够多，效率也就大打折扣了。
对吧？就像你一整天都对着太阳背面站，怎么可能晒到好太阳？不过，太阳光自动跟踪系统就不同了，它能通过一系列巧妙的装置，全天候调节板子的角度，始终保持最优的光照位置。
这一切的核心其实就是那些传感器。
别看它们个头不大，作用可不小。
它们会感应太阳的位置，然后通过控制系统计算出光伏板应该转到什么角度。
然后，电机一启动，板子就开始转动，跟着太阳跑。
这过程啊，看着真是简单，实际操作起来，可是有一套复杂的技术在里面。
你想想，传感器得精确，电机得有劲，还得考虑到各种环境因素，比如风速、温度啥的。
这就像是在和太阳斗智斗勇，你追我赶，谁也不愿意掉队。
其实你仔细想想，太阳光自动跟踪系统就像是一个忠实的小跟班。
它总是默默地执行着它的任务，似乎没什么大不了的，但它的努力却决定了电池板的吸收效率。
光伏发电自动跟踪系统集控方案分析与设计
一
年 中每 一天 不 同时刻 太 阳的位 置 。为 了确定 太 阳
（ ） 平坐 标 系 １地 地 平 坐标 系是 人 在 地 球 上 观 看 空 中 的 太 阳相
．
、 ＼
・ 一 … ～ ～ ～
一
的位 置 。 们 引入地 平坐 标 系 。 我
对 地 平 面的位 置 ， 图 １ 如 所示 。
某 一 时 刻 太 阳 相 对 于 自动 跟 踪 系 统 的 地 理 坐 标 的相对 位置 用太 阳的方位 角 与高 度角来 表 示 。所 谓 的方 位 角 ， 的是 地平 面 上 正南 方 向线 与太 阳光 指 线 在 地 平 面上 投 影 间 的夹 角 ， 它表 示 太 阳光 线 的水
的 自转并 不 是 均 匀 的 ， 每天 并 不都 是 ２ ４小 时 ， 时 有
所 谓 时 角 是 指 地 面上 任 意一 点 与地 心 连线
在赤 道 平 面 上投 影 与 当地 ｌ ２点 钟 的太 阳至 地 球 中 心连 线在 赤道 平 面上 投影 之 间的 夹角 。时角描 述 因
地球 自转 而 引起 的太 阳 与地球 相对 位 置的 变化 。
图 １ 地 平 坐 标 系
阳赤纬 角ｆ 或称太 阳赤 纬）它 描述 地球 以一定 的倾 斜 。
度 绕太 阳公转 而引起 二者 相对 位置 的变化 。 年 中 ， 一 太 阳光线 在地 球表 面上 的垂 直 照射点 的 位置在 南 回
归线 、 赤道 和北 回归线 之问往 复 运动 ， 使该 直 射点 与
地 心连线 在赤 道面上 的夹 角也 随之 重复 变化 。 赤 纬 角 每 天 有 固 定 的 值 ，工 程 实 际 中 根 据 Ｃ ｏｅ ｏｐ ｒ国际通用 算法 近似 计算 得 到 ， 见公 式 （ ） １ ，不
基于光电检测技术的光伏发电追踪系统设计
量【 ８ １ ．
轴和 ｙ轴一分 别对应 太 阳的方位 角方 向和 高度 角方向， Ｅ ＞ ０时， 代表太 阳在 方位 角方 向上 向西偏移 ， 反之 向东；Ｅ ＞ ０时 ，代 表太 阳在 高度角 方 向上 向北
偏 移 ，反 之 向南 。 计 算 机 根 据 Ｅ 和 的 幅值 和 符 号 ， 分 别 控 制 追
￡ ｖ ， ＝ ± 墨： ￡： 旦
‘ ｓ Ａ＋ ＳＢ七 Ｓ Ｃ七Ｓ Ｄ
其 中， ， ， ＆， ． Ｓ 分 别 代 表 光 斑 在 四 象 限光 电探 测 器 四个 象 限上 的面 积 分 布 １ ； 和Ｅ Ｌ ＿ 一 分 别 代 表 光 斑 在 轴 和 ， ， 轴 上 偏 移 分
阳 能 光 伏 发 电 作 为 阳 能 利 用 的 重 要 方 式 ，发
／＿ 、 ＼ 展 前 景 非 常 广 阔 …。 但 是 由 于 太 阳 能 强 度 和 方 向 的 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 。 目前 ， 光 伏 发 电系 统 多 采 用 固 定 安
装 的形式 ，这种 发 电系 统具 有发 电效率低 、成本 高、
不 宜 推 广 等 缺 点 １ 。解 决 这 一 问题 的 一 种 吖行 且 重 要 的 途 径 是 对 太 阳 进 行 自动 跟 踪 】 。 凶 此 ， 为 了提 高 了
发 电 效 率 ， 本 文 设 计 了 一 种 基 于 光 电 检
地 利用 。
关键词 ：太阳能；光伏发 电；光电跟踪；太阳运动轨迹跟踪
中 图分 类号 ：Ｔ Ｍ６ １ ５
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ 一 Ｏ ８ — ２ ５
文 献标 识码 ：Ａ