微机太阳能自动跟踪系统的研究

论文摘要

太阳能是一种既经济又无污染的绿色环保能源,大力发展太阳能等新型能源是我国能源战略的重要组成部分,对于我国保护生态环境、节能减排、保持经济可持续性发展有着重要作用。通过太阳能自动跟踪,使太阳光始终垂直照射到接收面上,是提高太阳能转换效率的方法之一。现有的太阳能自动跟踪系统,由于采用模拟电路,普遍存在着精度低、器件容易老化,温漂、性能不稳定等问题。为解决太阳能自动跟踪系统模拟技术的缺点,本文设计了一种以微处理器为核心的太阳能自动跟踪系统。根据天文物理的知识,计算太阳的高度角和方位角,然后由微处理器控制两个步进电机或伺服电机,使太阳能装置在水平方向和垂直方向旋转,使其始终与太阳光垂直。本系统采用数字化、模块化方法,对各部分分别进行设计,达到了良好的跟踪效果。跟踪精度控制在设定的范围之内,不受环境影响、可实现全天候跟踪,使太阳能转换效率提高35%左右。通过综合调试,工作情况良好,可在光伏发电、光热转换等太阳能应用领域发挥重要作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• §1-1 课题的研究背景
• §1-2 研究目的和意义
• 1-2-1 现有系统缺点及本系统工作原理
• 1-2-2 系统特点
• §1-3 太阳能跟踪系统的现状和发展趋势
• §1-4 研究内容
• 第二章 太阳高度角与方位角的计算
• §2-1 地球的自转与公转
• §2-2 地理纬度与时间系统
• §2-3 太阳的位置坐标
• §2-4 太阳高度角与方位角的计算公式
• 2-4-1 太阳日角θ
• 2-4-2 太阳时角Ω
• 2-4-3 赤纬角δ
• 2-4-4 太阳高度角h
• 2-4-5 太阳方位角A
• 第三章 地理信息和时间的获取
• §3-1 SL-GPS模块应用
• 3-1-1 SL-GPS模块简介
• 3-1-2 0183 协议
• 3-1-3 所需信息的正确提取
• 3-1-4 检验和的计算与比较
• §3-2 时钟芯片DS1302 的应用
• 3-2-1 DS1302 的结构及工作原理
• 3-2-2 引脚功能及结构
• 3-2-3 DS1302 的控制寄存器
• 3-2-4 数据输入输出（I/O）
• 3-2-5 结论
• 3.3 SD2400 系列高精度实时时钟芯片的应用
• 3-3-1 SD2400 系列高精度实时时钟芯片简介
• 3-3-2 SD2400 系列高精度实时时钟芯片技术指标
• 第四章 控制系统的总体设计
• §4-1 系统结构组成和基本要求
• §4-2 控制器部分的设计
• 4-2-1 STC12C5A60S2 单片机
• 4-2-2 JM19264F点阵液晶显示屏
• §4-3 控制系统结构框图和电气原理图
• 第五章 控制系统软件程序的设计
• §5-1 主程序结构及编程要点
• §5-2 设备位置的调试
• §5-3 步进电机加减速曲线的设计
• §5-4 参数的输入和状态的显示
• 第六章 步进电机的选择和控制
• §6-1 步进电机的工作原理、特性和步进电机的选型
• §6-2 步进电机电源选择、电流的设置及电机接线
• 6-2-1 步进电机电源选择
• 6-2-2 步进电机电流选择
• 6-2-3 步进电机电路连接
• §6-3 步进电机细分驱动器
• 6-3-1 驱动方式分类
• 6-3-2 步进电机细分驱动器选型及性能指标
• §6-4 细分驱动器的选择及参数设置
• §6-5 检测方案的制定和检测数据的实施
• 结论
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 致谢
• 硕士学位期间完成的学术论文