太阳能自动跟踪装置设计(附程序)
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。常用的天文算法有美国国家可再生能源实验室（NREL）的SolarPositionAlgorithm(SPA)，该算法的不确定达到±0.0003°。自动跟踪系统在计算出跟踪角度后，控制太阳能光伏方阵的驱动系统，将光伏方阵调整到垂直于太阳入射光。该种方式输入参数为光伏方阵的位置和时间，由于是开环系统，当光伏方阵的位置或时间任意一个输入参数错误的时候，自动跟踪系统也会按照计算的错误角度控制驱动系统跟踪。因此该种类型的自动跟踪控制系统，必须要定时校准自身的位置和时间信息。第二种的跟踪方式是采用一种偏差的跟踪，通过某种太阳位置传感器，通常采用光敏传感器，判断当前光伏方阵相对于太阳入射光的偏差方向，主动调节系统的跟踪角度。由于是有太阳位置传感器作为闭环反馈，这种跟踪更为精确。但是该种控制系统受天气的影响较大，由于太阳位置传感器在多云天等太阳直射光分量较少的情况下，难以判断光伏方阵和太阳入射光的偏差方向。另外，由于光敏传感器处在恶劣自然环境中，易受灰尘、积水等因素的影响，使电信号发生变化，导致跟踪信号不稳定。因此更多的跟踪系统会同时结合天文算法的被动模式。目前大多数光伏跟踪控制系统采用的是第一种方式。
太阳能跟踪系统开题报告
开题报告
题 目： 太阳能自动跟踪系统设计
目录
1.设计背景............................................................................................................. 3
1.1背景.......................................................................................................... 3
1.2国内外研究现状...................................................................................... 3
1.3.主要技术指标：...................................................................................... 3
2.设计原理............................................................................................................. 4
3.设计方案............................................................................................................. 4
3.1光电转换器与光电转换电路.................................................................. 4
3.2 AT89C51单片机 ..................................................................................... 6
一种新型太阳跟踪装置的机构设计
一种新型太阳跟踪装置的机构设计
口韩丽艳 口刘占民
北京石油化工学院机械工程学院北京 １０２６１７
摘 要：为了提高太阳能的利用率，设计了一种日历跟踪模式和蜗轮蜗杆双轴传动机构的太阳自动跟踪装置。介绍了
设计思路、基本原理和主要部件，并进行详细分析计算。在机构设计基础上，完成装置的运动学仿真，验证了机构的可行
性。该装置制造和运行成本低，有很高的性价比，具有广阔的应用前景。
关键词：太阳能跟踪机构设计
中图分类号：ＴＨ１２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２０１３）０７—００１５—０４
随着太阳能不断地被开发利用。太阳跟踪技术越
显必要。太阳跟踪方式通常有传感器跟踪和日历跟踪
模式…．一般在太阳辐射辐照度较低、传感器跟踪模式
难以响应太阳位置的变化时采用日历跟踪模式。日历
跟踪模式是根据观测点的经纬度坐标和时刻通过计算
太阳的相对视位置来进行太阳跟踪的。本文设计一种
单独的日历跟踪模式和蜗轮蜗杆双轴传动机构的跟踪
方式．适用于低价的民用产品，可推进太阳能的利用和
普及。
１ 太阳跟踪装置的设计原理
太阳每天有规律地东升西落，其在天宇中的位置
可由太阳高度角 和太阳方位角Ｔ来确定［２３。太阳高
度角是太阳光线与地表水平面之间的夹角：
ｓｉｎａ＝ｓｉｎ￣ｂｓｉｎ６＋ｃｏｓ西ｃｏｓ６ｃｏｓ （１）
６＝２３．４５ｓｉｎ［罂（２８４＋ ）］ （２） ｊ０
式中： 为当地地理纬度；艿为太阳赤纬角；０３＇为太阳时
角：ｎ为一年中的日期序号。
太阳方位角是太阳光线在水平面上的投影与当地
子午线的夹角：
北京市属高等学校人才强教计划项目（编号：ＰＨＲ２０１１０８３６３） 收稿日期：２０１３年３月
・—－ 一－＋－＋－ ｓｉｎｙ：—ｃｏｓＳｓ—ｉｎｏＪ （３）
ｃＯＳ ＝ ）二 （４） ＣＯＳ￣ＣＯＳＯ 由于日出日落时太阳高度角 ＝Ｏ。，因此由式（１）
可得：
ＣＯＳＯ）－－￣一ｔａｎ￣ｂｔａｎ （５）
太阳能跟踪控制器硬件设计
软件设计开发 计算机光盘软件与应用
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ２０１１年第ｌ６期
太阳能跟踪控制器硬件设计
祖华龙 （合肥工业大学，合肥２３００６１）
摘要：为了实现对太阳能全面而且有效率的使用，常用的方法是跟踪太阳的方位角，从而增加太阳能吸收的输出功率。
这篇文章描述了太阳能跟踪控制器的控制思想，以及系统硬件组成控制算法。通过这种简易跟踪控制器的设计以及双轴太阳
能跟踪控制器的可靠控制，可以实现太阳能利用率的提高。而且，通过手电筒模拟太阳光源，可以证明的是这个系统可以可 靠的工作。整个系统主要由硬件和软件组成，硬件部分包括：单片机８９Ｃ５４ＲＤ＋３＇１＂围电路，８位模数转换电路，光电检测电 路，ＥＥＰＲＯＭ电路，ＬＥＤ信号显示电路，供电电路，串行通讯电路等。此外，软件中单片机的控制和主监控程序是基于Ｋｅｉｌ
ｕＶｉｓｉｏｎ ２．０平台编写的。最后，两个电动的舵机拖动双轴机械装置对太阳光源进行方位角和高度角两个方向的跟踪。
关键词：太阳能；单片机８９Ｃ５４ＩＬＤ＋；舵机；光电检测电路 中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９５９９（２０１１）１６－０１８２－０２
Ｓｏｌａｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｚｕ Ｈｕａｌｏｎｇ （ＨｅＦｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３００６１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｏｒｅ ｆｕｌｌｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｕｓｅ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ，ｉｔ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎｌＹ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｃｋ ｔｈｅ ｓｕｎ’ｓ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｔｏ ｍａｘｉｍｉｚｅ
ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ．ＴｈｉＳ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．功ｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｕａ１．ａｘｉｓ ｓｏｌａｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ
基于凸轮的全自动太阳跟踪装置的设计
基于凸轮的全自动太阳跟踪装置的设计水
口韩丽艳 口刘雪峰 口刘占民
北京石油化工学院机械工程学院北京 １０２６１７
摘 要：根据地球自转与公转的原理，设计了一种以凸轮为核心、无需程序控制的全自动太阳跟踪装置，可结合任何
地点的纬度和时间进行太阳跟踪，该装置经济实用、安全可靠，大大降低了太阳跟踪装置的运行和维护费用，适合光伏电
厂光伏阵列野外长期太阳跟踪的需求。 关键词：太阳跟踪设计 凸轮
中图分类号：ＴＨ１３２．４７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２０１３）０５—００２９—０３
每天太阳的位置是在时刻不停地变化的，太阳跟
踪装置能够实时跟踪太阳位置，在太阳直接辐射资源
观测、太阳能跟踪利用方面有大量应用。通常情况下太
阳跟踪器有两种跟踪模式，一种是晴天模式下，利用四
象限传感器和ＧＰＳ时钟自动进行时间和位置修正；一
种是阴天模式下，利用程序计算太阳位置进行跟踪…，
但存在价格昂贵、野外维护保养复杂等问题。
本文根据地球自转与公转的原理，设计了一种以
凸轮为核心、无需程序控制的全自动太阳跟踪装置，可
结合任何地点的纬度和时间进行太阳跟踪．日落后执
行机构按照与实际跟踪轨迹相反的方向返回初始位
置．避免了机构的卡死和仪器信号线的缠绕。该装置经
济实用、安全可靠，适合光伏电厂光伏阵列野外长期太
阳跟踪的需求。
１工作原理
地球时刻不停地围绕太阳按偏心率０．０１７的椭圆 轨道公转，太阳位于椭圆的一个焦点上，同时，地球还
以２３．９３４ ｈ的周期自转Ｅ２ ３。自转轴与公转轨道面夹角
为２３．４３９ ２８１。（即黄赤交角，此处为公元＂２０００年数
据）。可见，地球上同一地点在不同时刻、不同季节，对
太阳的视角（方位角和高度角）是不同的，这就是太阳 每天时角和四季赤纬角的变化。全年太阳赤纬角的变
化在夏至和冬至时刻出现极值，分别是正负２３．５。，全
年赤纬角的变化约４７。，每天赤纬角的变化为：
太阳能电池板自动跟踪系统的设计
仪器仪表用户 乳化机转速、输送泵转速、凉药机转速、敏化机转速进行控制，以 满足生产工艺的要求。由于炸药的可爆性，现场的各类阀门、执行 机构和电机均采用防爆型设备 为了抗干扰，各类变送器尽量避免 放在电动机、变压器、电源附近，并采用三级接地：变频调速器均 安装在单独控制柜中。 在整个控制系统中，出药温度和密度是两个关键参数，直接影 响到炸药的质量，且这两个参数相互影响。因此生产中需排除各种 干扰因素的影响，对出药温度和密度进行精确控制，维持被控密度 和温度的恒定不变，避免因超调而出现振荡。乳化炸药的各种配料 复杂、成乳状，且出药温度和密度具有大滞后、非线性的特点，很 难建立精确的数学模型，采用控制系统中通常使用的常规ＰＩ【）控制 【２】不能满足控制要求，因而本系统采用自适应ＰＩ【）控制技术来对 密度和温度进行控制．使控制系统达到一定条件下的最优化。自适 应ＰＩＤ控制技术是自适应控制理论和传统ＰＩＤ控制策略的结合， 图３为自适应ＰＩＤ温度控制系统的原理框图。图中ＰＩ【）为常规比 例积分微分调节器，参数估计器利用系统辨识技术，根据被控对象 的输入ｕ（ｔ）和输出ｙ（ｔ），估计出当前结构参数，送入控制器参数计 算装置，更新控制器的参数，以保证整个系统运行在最优状态。 ２．３监控软件 图３目｝亘正ＰＩＤ控制系兰觅原理框图 上位机监控软件以工业组态软件为开发平台，完成了生产工艺 流程图、实时工况、控制量棒状图、实时趋势图、历史趋势图、参 数实时监控、故障类型和原因等多种功能显示以及参数设置、报表 打印等功能，实现了上位机对生产过程的实时监视控制：并可通过 网卡和厂内局域网相联，将监控数据和生产参数传送给相关的站点 和人员．为提高生产管理水平提供了技术手段。乳化炸药生产自动 控制系统的软件由系统菜单、通讯模块、实时监控模块、报警模块 科研设计成果
图４系统软件结构面 和控制模块等组成，其结构如图４所示。 ３结论 本控制系统已在某化工厂投产运行，运行结果表明系统完全达 到了设计要求。采用自适应ＰＩＤ控制，使得系统的密度、温度等工 艺参数得到了有效控制，保证了炸药生产的稳定、可靠，对提高炸 药质量，稳定炸药性能起了关键的作用。乳化炸药生产自动控制系 统的研制成功，使生产过程的自动化水平大大提高，实现了上位机 对生产过程的实时监视控制；并可通过网卡和厂内局域网相联．将 监控数据和生产参数传送给相关的站点和人员，为提高生产管理水 平提供了技术手段。圆 参考文献 【１】舒迪前，饶立昌，柴天佑．自适应控制【Ｍ】．沈阳：东北大学出版 社．１９９４． 【２】唐求，蒋锋．ＰＬＣ在亚镍自动化连续生产线中地设计与应用．微 计算机信息，２００３，１９（４）： ６． 作者简介：蒋锋（１９６８－），男．高工．湖南大学电气与信息工程学院工程硕 士．主要从事自动控制系统的应用与研究工作。彭楚武、男．教授．主要从 事嵌入式系统的研究应用与教学工作。 文章编号：１ ６７１－１ ０４１（２００７）０６－００３９－０２ 太阳能电池板自动跟踪系统的设计 张崇巍，郑昌瑜 （合肥工业大学电气工程学院，合肥２３ｏｏ０９） 摘要：本论文设计了太阳能全自动跟踪器，采用传感器定位和太阳运行轨迹 相结合，弥补了赤道架型太阳能自动跟踪系统的缺陷，具有全天候、全自 动、跟踪精度高等优点，充分保证了太阳辐射观测的需要，大大减轻了观测 人员的劳动强度。 关键词：太阳能；自动跟踪 中图分类号：ＴＰ２７３＋．４文献标识码：Ａ Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ ＺＨＡＮＧ Ｃｈｏｎｇ－ｗｅｉ．ＺＨＥＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｙｕ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｒｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３伽ｌ０９） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｆｕｌｌ－ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｏ ｆｏｌｌｏｗ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ，ｉｔ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｃｏｍｂｉｎｅ ｗｉｔｈ ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｉｘｅｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｎｓ ｔｏ ｃｉｒｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋ，ｍａｋｉｎｇ ｕｐ ａ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕａｔｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｆｏｌｌｏｗ ｔｈｅ ｂｌｅｍｉｓｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｔ ｈａｓ ａｌｌ 收稿日期：２ｏ们－０５－ｌ１ 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息 －ｗｅａｔｈｅｒ，ｆｕｌｌ－ａｕｔｏｍａｔｉｃ，ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｉＩ ｏｆ ａｃｃｕｒａｃｙ ｈｉｇｈ ｅｔｃ．ａｄｖａｎｔａｇｅ， ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｎ ｒａｄｉａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃａｔｅ ｗｅｌｌ， ｅａｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ’Ｓ ｌａｂｏ ｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｓｕｍｅｄｌｙ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ；Ｆｏｌｌｏｗ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ 太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同。要跟踪太 阳就必须对太阳进行定位分析。一般太阳能电池板朝向是固定的， 而太阳的位置在变化，无法保证太阳光始终垂直于太阳能电池板， 使得转换效率降低，造成所需的电池板面积增大，设备成本增加， 不利于推广与应用。所以全自动跟踪式的太阳能电池板由此应运而 生。本文的太阳能电池板全自动跟踪器具有全天候、全自动、跟踪 精度高等优点。 ‘ １系统总体结构 本系统包括光电转换器、时角，赤纬电机、ＰＩＣ系列单片机以 及相应的外围电路等。太阳能电池板有两个自由度．控制机构将分 别对Ｘ、Ｙ方向与Ｚ方向进行调整。单片机加电复位后，Ｘ、Ｙ 方向将处于旋转状态，单片机将对采样进来的电压信号进行判断， ＥＩＣ Ｖ０Ｉ．１ ４ ２００７ Ｎｏ．
太阳能电池板自动追光系统的设计
太阳能自动追光电池板的模糊神经网络控制系统
摘要：本文将差压式太阳能电池板输出的信号作为追光系统的输入信号，以ATmega16
单片机作为控制核心，采用时钟追踪与光电追踪相结合的追踪模式。系统直接以太阳
能电池板作为检测装置，将光信号转换为电信号，并以A/D转换芯片转换成数字信号。
最终通过控制步进电机，控制太阳能电池板的自动追光。系统运用模糊神经网络系统对
信号进行处理，通过对光照强度等参数进行对比分析，确定了模糊神经网络的单元层
数，隶属度等，从而实现了太阳能电池板自动追光的模糊神经网络控制。
关键字：差压式太阳能电池板 ATmega16单片机 神经网络 模糊控制 高斯隶属度
引言
太阳能是一种清洁绿色能源，是最丰富的可再生能源形式。而自动追光系统可使
太阳能电池板发电率提高40%。传统的太阳能电池板自动追光系统主要有时钟追光系统
和传感器追光系统]41[。由于外界环境的影响，传统控制系统理论的复杂性与所要求的
精确性之间存在尖锐矛盾。模糊逻辑控制已成为智能控制的重要组成部分。对模糊控制
理论和技术的研究和探讨还在不断进行]85[ ,这种新颖的控制理论和技术正处于发展和
提高的进程中。
模糊系统知识抽取比较方便，而神经网络却可以直接从样本中进行有效的学习，
总的来说，神经网络适合于处理非结构化信息，而模糊系统对处理结构化信息，而模
糊系统对处理结构化的知识更为有效。模糊神经网络从提高神经网络的记忆性，透明
性和鲁棒性出发，将模糊化概念与模糊推理规则引入神经网络的神经元，连接权和网
络学习中，有效的发挥了各自优势，弥补各自的不足，可有效的控制太阳能电池板的
自动追光系统。
1太阳能自动追光系统模型
1.1 机械结构
基于S71200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计
2019.02瀾试工具与解决方案
基于S
7-1200PLC
的太阳自动跟踪光伏发电系统设计
李龙
(辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳，
110〇23)
摘要：设计了一种太阳自动跟踪光伏发电装置，可以运行在传感器控制和时间控制模式下，在气象条件好时采用光控模
式，在多云天气采用时控模式,根据不同时刻确定双轴追日支架的倾角和东西旋转角度，保证光伏组件始终垂直太阳，
达到最大发电功率。主要进行了控制系统的硬件和软件的设计。经过实验验证，双轴追日光伏发电系统的发电效率较传
统固定角度的发电系统的发电效率高30%左右。
关键词：光伏发电；太阳追踪；控制器设计
Design of Sun-tracking photovoltaic power system based on S7-1200PLC
Li
Long
(Guidao
jiaotong
Polytechnic
Institute
, Shenyang
Liaoning
, 110023)
Absrtact:A
solar
automatic
tracking
photovoltaic
power
generation
device
is
designed
, which
can
run
under
sensor
control
and
time
control
mode
, light
control
mode
in
good
weather
conditions
, time
control
mode
in
cloudy
weather
. The
inclination
angle
and
east-west
rotation
angle
of
the
two
-
axis
sun-pursuing
bracket
are
determined
according
to
different
times
, so
as
to
ensure
that
the
photovoltaic
module
一种自动跟踪太阳能照明系统的设计
第２２卷第３期 ２０１２年９月 湖南工程学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 、 １，２２．Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ ２０１２
一种自动跟踪太阳能照明系统的设计
李峰，唐志航，刘铁武，张益星
（湖南工程学院计算机与通信学院，湘潭４１１１０４）
摘要：成本和低功耗转换效率一直是困扰太阳能驱动的照明系统的瓶颈．介绍太阳能照明系统能自动追踪
太阳最大光照强度，通过优化算法获取最大功率，提高光电转换效率，具有较好的实用价值． 关键词：自动跟踪太阳能；最大功率；太阳能照明系统 中图分类号：ＴＭ６１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—１１９Ｘ（２Ｏ１２）Ｏ３一ｏ０４６—０３
太阳能驱动的路灯系统早已出现，由于成本和低 功耗转换效率，却没有广泛使用．我们设计的太阳能路
灯照明系统能自动追踪太阳光照强度，通过优化算法 获取最大功率，具有低功效和转换效率高的特点．产生 恒定电流驱动白光ＬＥＤ灯，具有亮度高、功耗低、寿命 长等优点．
１系统组成
图１为本系统的组成框图．下面就图１中的太阳
能自动追踪电路部分、脉冲控制驱动电路部分、白光 ＬＥＤ保护电路部分作出分析 ．
太阳能电池板 ＤＣ—ＤＣ变换 ＭＰＰＴ转换充电 蓄电池
步进电机 ｌ ｌ数字逻辑控制 ＬＥＤ灯ＰＷＭ控制
小型光电管 ＬＥＤ灯光源
图１太阳能路灯照明系统的系统设计组成框图
２太阳能自动追踪电路部分
２．１太阳能电池板 太阳能电池板白天和夜间都能提供电能．同晶体
管一样，其由半导体组成的，主要成份是硅．当受到光 的照射时，能够把光能转变为电能，一般就可发出相当
于所接收光能１／１０的电能．在太阳能面板上蒙上了一 层防止光反射的膜，所以表面呈紫色［２］．
太阳能供电部分主要由充电电路、太阳能电池板
和蓄电池组成．光伏组件在白天吸收光照，将太阳能转 化为电能储存在太阳能电池内．在晴天时，一般充满电
只要４ ｈ．我们采用１５ Ｖ太阳能电池板，实际测得电池 板两端供电电压为１７～２Ｏ Ｖ．充电电流为２００ ８００
新型太阳自动跟踪控制系统研究
新型太阳自动跟踪控制系统研究
[摘 要]为了更充分、更高效地利用太阳能，本文提出了光电跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的一种新型太阳自动跟踪控制系统，以光电跟踪为主，视日运动轨迹跟踪为辅的跟踪方式。晴天时采用光敏二极管通过光强检测的方式来完成，多云或阴天的时候通过计算太阳运行轨迹用软件来完成。软硬件的协同控制可以实时、精确地跟踪太阳。
[关键词]光电跟踪，视日运动轨迹跟踪，协同控制
中图分类号：tf046.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）14-0315-02
前言
对太阳能跟踪装置的控制系统进行研究是一个潮流趋势，十分必要。
1 新型太阳自动跟踪控制系统硬件设计
1.1 步进电机驱动控制系统
本文设计的是新型太阳自动跟踪系统，由于太阳能板的大部分重量通过万向节落在固定的平台上，电机驱动整个装置所需的旋转力矩较小，因此，可以用步进电机来驱动跟踪装置，电机驱动时的耗电量较小[1]。
1.2 光强检测电路设计
1.3 太阳能充电电路设计
由于太阳能板输出的电压、电流、功率会受到太阳能输出的影响。在设计充电电路时，应考虑稳压、过充、过放等问题，其设计过程如图1-2所示。
（1）宽电压可调升压电路设计
在设计升压电路时，以lm2577s芯片为核心来设计宽电压可调升压电路。该升压模块的输入电压和输出电压均可调。升压模块接口电路如图1-3所示。
（2）蓄电池充电电路设计
当蓄电池充满后，过充电路启动，指示灯亮，此时电路断开；当蓄电池电量不足时，过放电路启动，指示灯亮，此时需要对蓄电池进行快速充电来补充电量。在设计过充、过放电路时采用电压比较器lm393芯片，将其与稳压二极管两端电压比较，来判断过充和过放lm393部分接口电路如图1-4所示。
2 新型太阳自动跟踪控制系统软件设计
2.1 主控制模块的软件设计
主控制模块主要对步进电机复位、步进电机驱动、光电跟踪、视日运动轨迹跟踪进行设计。其主程序流程图如图2-1所示。