在能源枯竭的當下,太陽能作為一種清潔無污染并可再生的綠色環(huán)保能源,受到了人們越來越多的關(guān)注。然而,太陽能的強度及空間分布的不均勻等特性很大程度上限制了太陽能的利用。太陽智能化跟蹤技術(shù)可以有效的解決這一關(guān)鍵問題,提高對太陽能的利用效率。本文在總結(jié)現(xiàn)有太陽自動跟蹤系統(tǒng)的特點及工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上,提出了一種利用光纖傳導技術(shù)來實現(xiàn)太陽光跟蹤的自動化系統(tǒng),將利用光纖的選擇性導光功能與傳統(tǒng)的光電傳感器有機結(jié)合在一起,且將粗定位與精定位兩部分結(jié)構(gòu)合二為一,實現(xiàn)大范圍和高精度的跟蹤效果,簡化了相關(guān)的控制系統(tǒng)的設計。具體方案如下:在太陽光存在大角度偏角時,首先由粗定位的光纖進行快速跟蹤定位,當傳感器的中軸線與太陽光線的夾角在精定位的范圍內(nèi)時,由精定位光纖進行微速精確定位,直至傳感器中軸線對準太陽光。粗、精定位均由相同的兩組光電池進行跟蹤,實現(xiàn)了一體化設計,減化了硬件的設計。設計了一種雙軸式調(diào)整機構(gòu),主要由兩組步進電機在高度角和方位角兩個方向進行穩(wěn)定準確的定位調(diào)整。在硬件電路設計方面,跟蹤控制部分是以單片機為控制核心,硬件的配置包括信號處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換和電機驅(qū)動電路等,以此來實現(xiàn)長時間高精度的穩(wěn)定的太陽跟蹤。實驗結(jié)果表明:基于光纖導光的太陽光跟蹤系統(tǒng)具有較高的精度與靈敏度,能確保跟蹤面法線與太陽光線保持平行,且誤差在允許的范圍內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)每天150°以上的大范圍以及10h左右的自動化太陽跟蹤,從而大大提高了對太陽光的接收效率。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TK513.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景
        1.1.1 能源危機
        1.1.2 太陽能在能源發(fā)展中的優(yōu)勢與特點
        1.1.3 太陽能在中國的資源
    1.2 課題研究的意義
    1.3 國內(nèi)外太陽跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展
        1.3.1 國外研究發(fā)展及現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究發(fā)展及現(xiàn)狀
    1.4 本課題的主要內(nèi)容
2 太陽跟蹤系統(tǒng)的總體設計
    2.1 太陽位置
        2.1.1 赤道坐標系
        2.1.2 地平坐標系
        2.1.3 確定太陽位置的計算
    2.2 跟蹤系統(tǒng)的設計
        2.2.1 跟蹤方式的確定
        2.2.2 跟蹤裝置的選擇
    2.3 跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)設計
    2.4 電機的選擇
    2.5 核心控制器的選擇
    2.6 跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)目標
    2.7 本章小結(jié)
3 光纖式傳感器的設計
    3.1 太陽光線的特點
    3.2 光電傳感器的跟蹤方案
    3.3 光纖技術(shù)
        3.3.1 光纖的選擇
        3.3.2 光纖的導光原理
        3.3.3 光纖的集光效率
        3.3.4 光纖的選用參數(shù)
    3.4 光電池的選擇與特性
    3.5 新型光電傳感器的設計
        3.5.1 光纖式光電傳感器的結(jié)構(gòu)
        3.5.2 傳感器的工作原理
    3.6 傳感器的可行性分析
        3.6.1 精定位的跟蹤范圍分析
        3.6.2 粗定位的范圍分析
    3.7 跟蹤精度分析
    3.8 本章小結(jié)
4 控制系統(tǒng)的設計
    4.1 控制系統(tǒng)的設計方案
        4.1.1 控制系統(tǒng)的總設計
        4.1.2 控制系統(tǒng)的硬件組成
        4.1.3 軟件總設計
    4.2 控制器的設計
        4.2.1 單片機選型與引腳分配
        4.2.2 單片機引腳說明
    4.3 系統(tǒng)電源模塊
    4.4 信號處理模塊
    4.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
        4.5.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇
        4.5.2 A/D轉(zhuǎn)換芯片的引腳說明
    4.6 電機驅(qū)動模塊
        4.6.1 電機驅(qū)動分配
        4.6.2 電機的控制分配
    4.7 外圍電路的設計
        4.7.1 顯示部分
        4.7.2 時鐘模塊
    4.8 本章小結(jié)
5 傳感器性能的實驗分析
    5.1 光纖的傳輸
    5.2 實驗部分
    5.3 實驗改進
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    全文總結(jié)
    展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果

【參考文獻】

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