太阳能光伏电站自动跟踪系统的研究

论文摘要

太阳能是一种理想的可再生能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,随着光伏电池价格的大幅下落以及逆变技术的逐渐成熟,节能减排的迫切要求,我国把开发利用太阳能作为一项可持续发展的重要战略。然而目前太阳能光伏电站效率低,发电成本高,直接制约光伏发电产业的大规模推广,提高太阳能光伏电站效率已成为光伏发电产业的基本要求。理论分析表明:跟踪式与固定式的太阳能发电装置相比,其能量的接收率可提高35%,而目前晶硅太阳能电池板实际利用转化率约为15%~17%。因此,本文研究现有太阳跟踪器的原理,结合保定三伊方长电力电子有限公司的相关课题,研究设计了一种基于单片机控制的技术经济性好的太阳自动跟踪系统。在对目前国内外太阳跟踪器原理研究的基础上,本文采用了光线跟踪和一种按仰角(太阳高度)和方位角(太阳方位)分别控制调节的太阳自动跟踪方法。采用单片机计算、检测太阳和电池板位置并发出脉冲,控制电机的转动角度,实现跟踪装置对太阳的自动跟踪,使跟踪装置始终处于与阳光垂直的最佳位置。最后,结合工业实际应用,论文给出了自动跟踪系统具体硬件电路实现和基于MSP430F169单片机控制程序的开发。工程实际应用表明,本文设计的太阳自动跟踪的研究思路、控制方法、硬件设计以及软件设计均是切实可行的。系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、抗干扰性强等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外光伏发电系统发展现状
• 1.2 自动跟踪技术的研究现状和发展趋势
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 自动跟踪系统的原理
• 2.1 太阳能电站拓扑和自动跟踪系统结构
• 2.2 自动跟踪系统设计原则
• 2.3 自动跟踪系统控制原理及方案
• 2.3.1 光强检测原理
• 2.3.2 光线跟踪控制原理和过程
• 2.3.3 经纬度跟踪原理
• 2.3.4 经纬度跟踪计算公式
• 2.3.5 风速保护功能
• 2.4 本章小结
• 第3章 自动跟踪系统的设计与实现
• 3.1 总体设计方案
• 3.2 硬件电路的设计与实现
• 3.2.1 主回路的设计与实现
• 3.2.2 控制回路的设计与实现
• 3.3 软件算法的设计与实现
• 3.4 机械跟踪驱动机构设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统的仿真、试验与分析
• 4.1 仿真设计
• 4.2 实验设计
• 4.3 人机交互界面
• 4.3.1 按钮及指示灯说明
• 4.3.2 菜单功能说明
• 4.3.3 键盘操作
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要