【摘要】：面對日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題，太陽能以其取之不盡用之不竭，清潔無污染而受到世界各國普遍青睞。我國擁有的太陽能資源非常豐富，開發(fā)好太陽能對緩解我國的能源供應(yīng)緊張有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 太陽能光利用技術(shù)是太陽能高效利用的關(guān)鍵因素之一，它不僅決定著太陽光的如何利用，也影響著相關(guān)材料壽命和裝置的構(gòu)造及成本。由于太陽光照射強(qiáng)度具有間歇性、波段性、不均勻性和時(shí)變性的特點(diǎn)，因而太陽光的吸收利用率相對較低。并且現(xiàn)今的太陽能裝置大部分為固定式的，不能保證太陽光得到充分利用，造成資源浪費(fèi)。 本文基于太陽光分頻利用裝置，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的雙軸伺服太陽能跟蹤器，利用角度傳感器采集的信號與開環(huán)的太陽位置算法跟蹤形成閉環(huán)跟蹤，并且加以光電傳感器對太陽光強(qiáng)和太陽偏轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使太陽能聚光分頻設(shè)備始終與太陽光線垂直，最大限度地接收利用太陽光資源。同時(shí)針對戶外有風(fēng)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種二進(jìn)制電壓補(bǔ)償方案，可以使電機(jī)選取較小的余量，同時(shí)達(dá)到節(jié)約能耗的目的。針對所設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)主程序，初始化模塊，太陽位置算法模塊，光電檢測模塊，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行模塊，電壓補(bǔ)償模塊等。在實(shí)驗(yàn)室對所設(shè)計(jì)的軟硬件進(jìn)行了調(diào)試，基本滿足跟蹤要求。 雖然此聚光分頻設(shè)備在跟蹤控制系統(tǒng)下能基本實(shí)現(xiàn)對太陽位置的跟蹤，但可靠性，跟蹤的精度和速度都還有待提高。所以設(shè)計(jì)了一種參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制系統(tǒng)，通過Simulink對太陽能定點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：該智能控制方法調(diào)節(jié)精度較高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)較小，，抗干擾能力強(qiáng)，為在工程應(yīng)用中提供了理論依據(jù)，同時(shí)顯示了智能控制方法在太陽光跟蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。
【圖文】：

空中的運(yùn)行軌跡，準(zhǔn)確計(jì)算太陽的相對高度角，方位角的變化的的意義，所以本章節(jié)通過對多種公式的對比，找到最優(yōu)公式算法設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。太陽運(yùn)行軌跡的理論基礎(chǔ)繞太陽的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成了地球的四季更迭，地球自轉(zhuǎn)又形成了地倆種運(yùn)動(dòng)又有其自身的規(guī)律，其中太陽光線的垂直照射位置又能地運(yùn)動(dòng)，地球的自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)運(yùn)行的軌道面的法線成 23.45o，并轉(zhuǎn)軸的始終指向天球的北極。在北半球除北極外，一年中只有春東，日落正西[25]。射點(diǎn)就是地心和日心的連線與地球球面的交點(diǎn)，這時(shí)的直射點(diǎn)的地時(shí)間中午 12 時(shí)為直射點(diǎn)所在經(jīng)線的地方時(shí)。直射點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律道，而后向北移動(dòng)；夏至日太陽直北回歸線，此后向南移動(dòng)；秋然后向南移；冬至日，太陽直射南回歸線上，此后開始向北移動(dòng) 2.1。

遙望天空，環(huán)視四周所看到的假想不動(dòng)，那么太陽似乎就在一個(gè)球面上自東為圓心，以無限遠(yuǎn)處為半徑的球體稱為地位，最簡單快捷的方法是應(yīng)用天球坐標(biāo)系：赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系。赤道 QQ'為基本圈，QQ'是由地心與地球的交點(diǎn) Q 為原點(diǎn)的天球坐標(biāo)系，PP'分別大圓都垂直于天赤道。顯而易見，通過北半圓與天赤道也是垂直的。并且倆者相交于
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK513.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊翠;鄒建;劉得志;;四象限光電探測器定位誤差分析[J];傳感器與微系統(tǒng);2009年05期

2 周鑫,朱大中;新型集成陣列四象限CMOS光電傳感器的研制[J];電子學(xué)報(bào);2005年05期

3 鄭濤;張北辰;;利用CCD成像實(shí)現(xiàn)高精度陽光跟蹤[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2012年02期

4 卞萬榮;趙慧;楊運(yùn);徐瑋;楊慧;;主動(dòng)式太陽能追日系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2013年02期

5 徐曉冰;王建平;張崇巍;王熹徽;;聚光系統(tǒng)中太陽位置的魚眼圖像識別[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

6 黃成靜,王琳,馬平,劉紅軍;基于模糊邏輯工具箱的控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2003年02期

7 孟強(qiáng);馮德軍;;自動(dòng)跟蹤太陽的光纖導(dǎo)光照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2013年15期

8 馬立新;張麗萍;朱堯富;曾誠;;基于模糊算法太陽智能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];控制工程;2013年04期

9 孫吉山,洪薇;北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與各地真太陽時(shí)的換算法[J];上海針灸雜志;1994年01期

10 徐東亮;任超;;太陽自動(dòng)跟蹤裝置控制系統(tǒng)的研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 徐曉冰;光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

2 崔勇;墻體型太陽能集散熱輻射板的研究[D];天津大學(xué);2008年

本文編號：2631732