太阳能跟踪控制器设计
太阳能光伏控制器制作
太阳能光伏控制器设计、制作一、实验目的：1、了解太阳能光伏控制器的原理；2、了解控制器的设计过程；3、了解控制器PCB板的制作过程；4、了解控制器的焊装及调试二、实验设备计算机线路板雕刻机焊台数字万用表三、实验注意事项实验中注意严格遵照设备使用说明操作，注意安全；四、实验原理太阳能控制器是太阳能光伏系统中重要的组成部分,它在很大程度上决定了太阳能光伏系统的可靠性。
控制器的任务主要是实现太阳能对蓄电池的充电并保护光伏系统中的蓄电池。
1、 UC3906介绍UC3906作为密封铅酸蓄电池充电专用芯片，具有实现密封铅酸蓄电池最佳充电所需的全部控制和检测功能。
内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器。
驱动器提供的输出电流达25mA，可直接驱动外部串联调整管，从而调整充电器的输出电压和电流。
电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制充电状态逻辑电路的输入信号。
图1 UC3906内部结构框图当电池电压或温度过低时，充电使能比较器控制充电器进入涓流充电状态。
当驱动器截止时，该比较器还能输出25mA涓流充电电流。
这样，当电池短路或反接时，充电器只能小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏电池。
UC3906的一个非常重要特性就是具有精确的基准电压，其基准电压随环境温度而变，且变化规律与铅酸电池电压的温度特性完全一致。
同时，芯片只需1.7mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对工作环境温度的准确检测，保证电池既充足电又不会严重过充电。
除此之外，芯片内部还包括一个输入欠压检测电路以对充电周期进行初始化。
这个电路还驱动一个逻辑输出，当加上输入电源后，脚7可以指示电源状态。
如图2所示，由RA、RB和RC组成的电阻分压网络用来检测充电电池的电压，通过与精确的参考电压（VREF）相比较来确定浮充电压、过充电压和涓流充电的阈值电压。
图2 双电平浮充充电器基本电路蓄电池的一个充电周期按时间可分为三种状态：大电流快速充电状态，过充电状态和浮充电状态。
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品，其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而，太阳能热水器在实际使用过程中，仍存在一些问题，如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器，结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备，实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息，系统能够自动调整加热功率和补水流量，确保水温稳定在用户设定的范围内，同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能，能够及时发现并处理潜在的故障问题，提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状，分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面，本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则，包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面，本文详细说明了系统的控制算法和程序流程，包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性，为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验，还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中，我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求，以及51单片机的性能特点，从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
太阳能双轴跟踪系统原理解析
太阳能双轴跟踪系统原理解析太阳能双轴跟踪系统原理解析1. 引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注和应用。
为了更高效地收集太阳能，提高太阳能发电系统的效率，太阳能双轴跟踪系统应运而生。
本文将深入探讨太阳能双轴跟踪系统的原理及其在太阳能发电领域的应用。
2. 太阳能双轴跟踪系统的基本原理太阳能双轴跟踪系统是一种能够根据太阳的位置来调整太阳能发电设备角度的系统。
它通过使用两个轴（水平轴和垂直轴）来实现对太阳能接收器的定位，以确保太阳能始终垂直照射到接收器上。
这种追踪方式与传统的固定式太阳能系统相比，能够使得接收器相对于太阳的角度始终保持最佳状态，从而提高太阳能发电的效率。
3. 太阳能双轴跟踪系统的构成太阳能双轴跟踪系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 太阳能追踪控制器：该控制器根据预设的追踪算法和传感器采集的数据，来计算并控制太阳能发电设备的运动。
它可以通过控制执行机构，调整发电设备的角度和方向。
3.2 电动机或执行机构：太阳能双轴跟踪系统通过电动机或其它执行机构来实现设备的角度调整。
这些电动机或执行机构通过接收控制器的指令，将设备转动到正确的位置上。
3.3 传感器：为了准确地获取太阳的位置信息，太阳能双轴跟踪系统通常会配备多个传感器。
这些传感器可以是太阳光电传感器、倾斜传感器等。
它们通过检测太阳的位置和周围环境的变化，向控制器提供实时的反馈信息，以确保设备能够准确追踪太阳。
3.4 太阳能接收器：太阳能双轴跟踪系统最关键的一部分是太阳能接收器。
它通常由太阳能电池板或聚光器组成，用于将太阳光转化为电能。
通过精确地追踪太阳，太阳能接收器可以最大限度地吸收太阳的能量，提高太阳能的利用效率。
4. 太阳能双轴跟踪系统的优势相较于固定式太阳能系统，太阳能双轴跟踪系统具有以下几个优势：4.1 提高发电效率：通过追踪太阳的位置并使接收器始终垂直照射，太阳能双轴跟踪系统可以最大限度地吸收太阳能，提高发电效率。
MPPT太阳能控制器简介
太阳能监控系统
太阳能路灯系统
七、Smart 2 认证
八、本系列产品优势
1、产品转换效率高 2、产品质量稳定 3、可定制化服务（增加LOGO，颜色等） 4、完善的售前，售中，售后服务 5、专业化开发与生产
Q&A
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MPPT控制器Smart 2系列简介
DC12V/24V/48V自动识别 20A 25A 30A 系列 DC12V/24V/48V/自动识别 40A 50A 60A 系列
一、Smart 2 20A~30A 配套
蓝色外观 输入端
绿色外观 配件
一、Smart 2 40A~60A 配套
蓝色外观
绿色外观
输入端
四、Smart 2 上位机软件
四、Smart 2 上位机软件
五、Smart 2 连接图
RS232连接方式
五、Smart 2 连接图
LAN连接方式
六、Smart 2 应用领域
工业、商用、家用 太阳能离网发电系统
移动太阳能 离网发电系统
六、Smart 2 应用领域
通讯基站
普及能源教育
六、Smart 2 应用领域
配件
二、Smart 2 主要功能
1、MPPT（最大功率点追踪）通讯功能 5、DC输出控制功能
三、Smart 2 主要特点
1、充电效率95%至98% 2、智能设计，可在线升级 3、高品质，采用品牌元器件 4、PV宽电压范围输入 5、可为多种蓄电池充电 6、LCD显示各种参数 7、专业的上位机通讯(RS232或LAN) 8、无限并机
MPPT控制器简介
MPPT控制器简介MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。
MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。
应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统的大脑。
最大功点跟踪系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。
原理: 给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。
所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V。
MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别: 传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。
但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，MPPT 控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。
电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。
理论上讲，使用MPPT 控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。
从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器MPPT控制器主要功能：检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。
自适应太阳跟踪平台理论分析及控制器设计
与集 能 平 台相对 关 系 的理 论 基 础 上 ， 计 一 种 利 用 设 微 型 电机驱 动集 能 平 台双 轴 跟 踪 太 阳 的装 置 ， 以提 高太 阳能利 用率 ， 方位 角 的调 整 南 北 轴 控 制 改 为 将
收稿 日期 ２０ —０ ０ ７ ６—２ ０ 修订稿 日期 ２０ ０７—０ ８—２ ９
能的采用合理、 简单实用 、 易控的结构实现功能。 １ １ 自适应 跟 踪装 置 ．
自适 应 太 阳跟 踪 平 台理 论 分 析 及 控 制 器设 计
吕 政 。 海萍 唐 舟 山 ３６０ ） １００ （ 江海 洋 学院 ， 江 浙 浙
摘
要 ： 文 对 太 阳跟 踪 装置 的机 械 结构 和控 制原 理及 系统设 计做 了简单描述 ， 本 分析 太 阳与集
能平 台之 间 的关 系。提 出一种 自适 应 太 阳跟踪 方 案 ， 实现 对 太 阳方位 角和 高度 角 的双轴 自动跟踪 ，
可 以广泛 应 用于 需要跟 踪 太 阳的装 置 中， 高太 阳能利 用效 率。 提
关 键 词 ： 阳能 ； 太 自适 应 ； 阳跟 踪 平 台； 太 自动控 制
中图 分类 号 ：Ｋ １ Ｔ ５
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ２ ３ ９（０ ７ ５ ４ ９— １０ —６ ３ ２０ ）０ —０ １ ０ ４
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第 ２卷 ， ５ 总第 １５期 ４ ２０ ０ ７年 ９月 ， ５ 第 期
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴ ＯＮ ｎ Ｉ ＣＨＮＯＩ ＧＹ Ｄ
Ｖｏ ． ５． ｕ ． １ ２ Ｓ ｍ Ｎｏ． ４５ １ Ｓ ｐ． ０ ７， ｅ ２ ０ Ｎｏ． ５
提高 太 阳能 的 利 用率 … ： 果 始 终 保 持 集 能 平 台正 如 对太阳， 就可 在 有 限 的使 用 面 积 内利 用 更 多 的太 阳
太阳能控制器方案
太阳能控制器方案1. 引言随着能源需求的不断增长和对可再生能源的重视，太阳能发电逐渐成为一种受欢迎的选择。
太阳能控制器是太阳能发电系统中的重要组成部分，主要用于管理太阳能电池板的充电和保护电池。
本文将详细介绍一个太阳能控制器方案，包括基本原理、硬件设计和软件开发等方面。
2. 基本原理太阳能控制器的基本原理是通过对太阳能电池板的输出电压进行监测和控制，从而实现对电池的充电和保护。
当太阳能电池板输出的电压高于一定阈值时，太阳能控制器将电池连接到电池组并开始充电。
充电过程中，太阳能控制器会实时监测电池的电压和电流，以避免过充和过放。
当太阳能电池板输出的电压低于一定阈值时，太阳能控制器将断开电池与电池组的连接，以保护电池不被过放。
3. 硬件设计3.1. 太阳能电池板接口太阳能电池板通过一个标准的直流电源接口与太阳能控制器相连接。
这个接口应包括正负两个接线端子，以便与太阳能电池板的输出端口连接。
3.2. 电池组接口太阳能控制器通过一个额外的接口与电池组相连接。
这个接口应包括正负两个接线端子，以便与电池组连接。
接线端子应具备防反接保护功能，以避免电池组被误接。
3.3. 控制电路太阳能控制器应包括一个控制电路，用于实现对太阳能电池板和电池组的连接和断开控制。
控制电路应具备快速响应和精确控制的特性。
3.4. 充电保护电路太阳能控制器应配备一个充电保护电路，用于监测和控制电池的充电过程。
充电保护电路应具备过充和过放保护的功能，以保障电池的使用寿命和稳定性。
3.5. 显示与操作界面太阳能控制器应配备一个显示与操作界面，用于实现对太阳能控制器的监测和操作。
显示与操作界面可以采用液晶显示屏和按键等元件，以方便用户操作和查看相关信息。
4. 软件开发太阳能控制器的软件开发应包括以下几个方面：4.1. 控制算法设计太阳能控制器的控制算法应根据太阳能电池板和电池组的特性进行设计。
控制算法应具备高效率和稳定性的特点，以提高太阳能电池板的发电效率和电池的使用寿命。
太阳能板自动追光系统设计与实现
2、控制系统的搭建和调试
控制系统由微处理器、传感器接口、伺服电机驱动等部分组成。我们选择具 有强大计算能力和丰富接口的微处理器，以实现太阳位置数据的处理和伺服电机 的控制。通过编程实现控制系统对传感器的数据采集和对伺服电机的精确控制。 在搭建完控制系统后，我们需要对其进行调试，确保整个系统能够稳定运行并实 现自动追光功能。
2、降低功耗与成本
为了降低系统的功耗与成本，我们采取了以下措施。首先，我们选用低功耗 的微处理器和传感器部件，并在系统中加入节能模式，以降低运行时的功耗。其 次，我们优化了控制算法和程序代码，减少了不必要的计算和操作，降低了系统 的功耗。此外，我们还选用了价格合理的伺服电机和相关部件，以降低整个系统 的成本。
系统设计
太阳能板自动追光系统主要由太阳能板、自动追光装置、控制系统三部分组 成。
1、太阳能板
太阳能板是整个系统的核心，其作用是采集阳光并将其转化为电能。我们选 择的太阳能板需具备高转换效率和长寿命等特点。
2、自动追光装置
自动追光装置是实现自动追光功能的关键部分，它包括太阳位置传感器和伺 服电机。太阳位置传感器负责感知太阳的位置，并输出信号给控制系统。伺服电 机根据控制系统的指令，精确调整太阳能板的角度。
3、控制系统
控制系统是整个系统的中枢，它接收太阳位置传感器的信号，并根据这些信 号计算出太阳能板需要调整的角度，然后输出指令给伺服电机进行调整。同时， 控制系统还负责监控整个系统的运行状态，以确保系统的稳定性和可靠性。
系统实现
1、传感器的选择和安装
太阳位置传感器是自动追光装置的核心部件，我们选择高精度的太阳位置传 感器，能够准确感知太阳的位置变化。同时，为了确保传感器的正常工作，我们 在安装时需注意传感器的朝向和角度，并保持传感器与太阳能板之间的距离适中。
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太阳能跟踪控制器设计
摘要：本文对太阳能跟踪系统进行了自动跟踪系统控制部分设计。
系统采用光电检测追踪实现对太阳光线的跟踪，从而提高太阳能的利用效率。
关键词：太阳能；跟踪；光敏电阻；单片机；步进电机
中图分类号：tm615 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）08-0000-01
一、太阳能自动跟踪系统总体设计
（一）光源检测方案的确定
1.视日运动轨迹跟踪
不论是采用极轴坐标系统还是地平坐标系统，太阳运行的位置变化都是可以预测的，通过数学上对太阳轨迹的预测可完成对日跟踪。
在设定跟踪地点和基准零点后，控制系统会按照太阳的地平坐标公式自动运算太阳的高度角和方位角。
然后控制系统根据太阳轨迹每分钟的角度变化发送驱动信号，实现跟踪装置两维转动的角度和方向变化。
在日落后，跟踪装置停止跟踪，按照原有跟踪路线返回到基准零点。
优点：精度高，不受环境因素影响，但是不同地区需要设置不同的初始值，。
缺点：系统复杂，但是不同地区需要设置不同的初始值，太过于复杂。
2.光电跟踪
光线在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体而形成的较暗区域，形成的投影就是常说的影子，地球每天不停的自转，同时它要围绕太阳作公转，因此，地球和太阳的相对位置是在不停的变化，太阳光照射在地球上的影子也随之变化。
因此，如果在地球上的某个位置放置一个不同透光的物体，那么，这个物体在太阳光的照射下就会产生影子，而这个影子的长度也会随太阳和地球空间位置的相对变化而产生变化。
我们将影子的变化转换为电压的变化，并且通过调节机械部分来调节影子的变化从而达到调节电压的变化达到我们的目的，这样也可以构成一个闭环系统。
这样一来我们就考虑用光敏行性器件来检测太阳的变化从而实现光电跟踪。
优点：成本低，思路简单，容易实现。
缺点：容易受阴天雨天的影响。
3.采集传感器的选择
方案一：采用光敏电阻作为轨迹的采集器件。
光敏电阻的值能随光强的变化而变化，光敏电阻的测量灵敏度较高。
方案二：采用高灵敏度的光敏二极管作为轨迹的的采集器件。
光敏二极管产生的电流小，灵敏度较低，响应速度较慢。
方案三：光敏三极管灵敏度高，但是容易达到饱和区，影响检测。
综合考虑，为了提高系统的灵敏度，我们选择第一种方案。
二、控制器部分
（一）单片机的选择
因为检测电路得到的信号为模拟信号，为了电路的简化，我们选用带有模数转换的单片机，在设计中我选择了stc12c5410ad单片机，stc12c5410系列单片机是单时钟/机器周期（1t）的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051。
8路高速10位a/d转换。
工作电压：5.5v～3.8v（5v 单片机），工作频率范围：0～35mhz，用户应用程序空间10k字节，e2prom功能。
运用stc12c5410ad单片机的输入/输出接口p1.0定时采集差动运算放大电压信号环用p1.1采集环境光强电压信号和，分别将这些数据存储于数据存储器中，在程序中会用到。
stc12c5410ad单片机片内的时钟产生方式采用的是内部时钟方式，即在xlat1和xlat2两引脚间外接石英晶体和电容构成一个自激振荡器，从而向内部时钟电路提供振荡时钟。
震荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体可在1.2～12mhz之间任选。
通过改变电容c1、c2的值进行微调，通常取30pf左右。
本设计中晶体的振荡频率取11.0592mhz，电容的值取30pf。
控制部分是最核心的部分，控制部分是要将采集信号部分和可控制电机部分相连接的部分。
（二）a/d转换程序的设计
因为太阳能电池板和太样垂直后，电机停止转动，而太阳还在运动这样就会使采集信号发生变化，如果立即进行更正，电机就需要转动，这样一来电机频繁的转动，一方面能量损耗较大另一方面会影
响电机的寿命和机械部分的寿命。
所以允许有一定的误差，这样能保证系统正常的工作，也能提高电机和机械部分的寿命。
太阳能电池板和太阳垂直时，差动运放电路的输出的电压是2.5v，经过实际实验，当太阳能电池板和太阳光线夹角超过2度是，电压变化是0.2v，这样一来我们就可以设置一个范围，当电压值大于2.7v是电机正传，当电压小于2.3v时，电机反转，当电压小于2.7大于2.3是电机不转，延时后在进行判断。
带有模数转换的单片机将0v到5v电压进行转换为0—255，这样一来我们只需将转换的数字量与不同电压范围对应的数字量进行比较就可以实现自动跟踪。
其中延时程序一是因为在黑夜有外部光源影响，系统判断失误使太阳能电池板转动，但是当影响光源消失后系统又自动复位，这样会减少系统寿命和浪费能量，所以当光强达设定的阀值上限后，延时2分钟，判断光强是否还在阀值上限，如果在那么可以认定天亮了，在这以后再让系统工作就可以更合理。
设定延时程序二是因为当太阳能电池板调整的和太阳管线垂直后，为了使电机不过于频繁的工作而设定的，因为太阳相对于地面1小时转动15度，也就是4分钟转一度，所以延时1分钟，和上边的2分钟一起共3分中检测一次，这样可以保证尽量的去掉非太阳光的光源影响，太阳落山后，光强低于阀值，延时后系统给步进电机固定的脉冲，是系统缓慢的复位，这样可以使系统更佳合理的运行。
（三）控制步进电机电路
以太阳能电池板为例，固定形式的太阳能电池板一天7小时的发电
量为1200w左右，其他形式可转动的发电装置一天的发电量可以达到1600w，提高了30%，所以太阳能跟踪控制器设计在太阳能利用方面有很大的前景。
四、结语
本文设计了基于单片机的太阳照射角度的自动跟踪系统，该系统能够实现对太阳的双向跟踪（东西向、南北向）。
参考文献：
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