太阳自动跟踪系统的研究

论文摘要

在太阳能发电中,电池板受光面与太阳光线的角度是决定太阳能发电效率的关键因素。为找到一种价格低廉、跟踪精度高的太阳跟踪方法,本论文提出了“一维驱动,二维跟踪”的机械系统方案,并分析研究了用单片机控制步进电机实现太阳跟踪的方法。论文首先分析了太阳跟踪的必要性,对赤道坐标系下的太阳时角、赤纬角,地平坐标系下的太阳高度角、方位角等也进行了理论计算与分析。同时也对太阳跟踪的两种方式进行了理论分析。在综合考虑太阳跟踪特点的基础上,提出了在赤道坐标系下“一维驱动、二维跟踪”的机械传动系统方案,提出了在地平坐标系下利用单片机控制步进电机实现跟踪的策略,设计了相应的控制系统,并对其进行了分析研究。根据控制系统的要求,课题选用了AT89C51单片机作为智能单元,根据单片机的特点和所需实现的功能,着重完成了单片机的外围硬件电路设计和相应的软件设计。论文介绍了误差传感器四象限光电池的制作方法,并介绍了电路设计和工作原理。文中还介绍了利用双坐标步进电机驱动的方法。理论分析和设计结果表明,本方法可以满足太阳跟踪控制的要求。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 光伏技术的发展和潜在市场

1.2 当前太阳能应用中的一些问题

1.3 太阳跟踪国内外发展现状及发展趋势

1.4 课题的意义和主要工作

2 太阳跟踪实现的理论依据

2.1 太阳能电池的原理

2.2 实施太阳跟踪的必要性分析

2.3 实现太阳跟踪的理论基础

2.3.1 太阳运行的规律

2.3.2 太阳时角和时差

2.4 太阳跟踪的方式

2.5 两种坐标系下太阳跟踪方式的比较

3 跟踪系统方案的论证

3.1 实现太阳跟踪系统方案的选择

3.1.1 极轴式太阳跟踪机械系统方案及其分析

3.1.2 光电控制系统分析

3.2 课题采用的方案

3.2.1 原始系统分析

3.2.2 改进措施及分析

3.2.3 误差校正

4 系统的组成部件及电路设计

4.1 智能单元

4.2 光电传感器

4.2.1 光电传感器概述

4.2.2 太阳跟踪光电传感器

4.3 采样保持与A/D 转换电路

4.4 时钟芯片DS1302

5 系统中步进电机的驱动电路

5.1 电路设计的理论基础

5.2 步进电机概述

5.3 双坐标步进电机控制系统

5.4 脉冲数的计算

6 软件设计

6.1 仿真器、编程环境介绍

6.2 程序结构

6.3 定时器1 溢出中断服务程序

6.3.1 控制算法

6.3.2 控制量输出

6.3.3 A/D 转换及其转换结果处理和分析

6.3.4 异常处理

7 实验及分析

8 结论与展望

8.1 本设计的特点

8.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

附录

太阳自动跟踪系统的研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献