基于LMLC控制的太阳能自动跟踪系统
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。
光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。
为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。
一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。
光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。
控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。
然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。
二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。
在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。
一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。
三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。
测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。
信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。
四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。
控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。
比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。
五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。
常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。
光伏发电自动跟踪系统的设计
光伏发电自动跟踪系统的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了越来越多的关注。
其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用前景。
然而，传统的光伏发电系统往往存在固定安装、无法有效跟踪太阳位置的问题，导致能量接收效率不高。
因此，本文旨在设计一种光伏发电自动跟踪系统，以提高光伏电池板的能量接收效率，从而推动光伏发电技术的发展和应用。
本文首先介绍了光伏发电的基本原理和现状，分析了传统光伏发电系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了光伏发电自动跟踪系统的设计原理和实现方法，包括硬件设计和软件编程两个方面。
在硬件设计方面，介绍了系统的主要组成部分，如传感器、电机驱动器等，并阐述了它们的工作原理和选型依据。
在软件编程方面，介绍了系统的控制算法和程序流程，包括太阳位置计算、电机控制等。
本文对所设计的光伏发电自动跟踪系统进行了实验验证和性能分析，证明了该系统的有效性和优越性。
也指出了该系统存在的不足之处和改进方向，为未来的研究提供了参考和借鉴。
通过本文的研究和设计，旨在为光伏发电领域提供一种高效、可靠的自动跟踪系统解决方案，推动光伏发电技术的进一步发展和应用，为实现可持续发展和环境保护做出贡献。
二、光伏发电原理及关键技术光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的发电方式。
当太阳光照射到光伏电池上时，光子与光伏电池内的半导体材料相互作用，激发出电子-空穴对。
这些被激发的电子和空穴在光伏电池内部电场的作用下分离，形成光生电流，从而实现光能向电能的转换。
光伏发电的关键技术主要包括光伏电池材料的选择、光伏电池的结构设计、光电转换效率的提升以及系统的集成与优化。
光伏电池材料是光伏发电的基础，常用的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜光伏材料等。
不同材料具有不同的光电转换效率和成本，因此在选择时需要综合考虑性能和经济性。
光伏电池的结构设计也是影响光伏发电效率的重要因素。
太阳能自动跟踪装置的设计毕业设计论文
毕业设计太阳能自动跟踪装置的设计The design of solar automatic tracking device烟台大学文经学院毕业论文（设计）任务书院（系）：机电工程系［摘要］：太阳能是自然界的一种天然资源，它具有分布范围广、丰富可再生、无污染的优良特点，它的开发和利用已成为当代研究领域的热点。
解决如何提高太阳能利用效率就成为了所有问题的关键。
太阳能效率的提高将直接影响我国能源利用结构的变化，对我国的可持续发展以及建设资源节约型和环境友好型社会有着重大影响。
基于太阳能利用效率的考虑，本设计选择太阳能自动跟踪装置，以达到时刻跟踪太阳光线位置，使太阳光最大限度的照射到该跟踪装置，满足太阳能的充分利用。
该装置是基于单片机控制的自动跟踪系统，通过考虑某地的位置、光照等因素，由单片机输出控制数据，从而来控制步进电机，并通过机械传动机构来实现太阳能电池板自动跟踪光线的目的。
并且对该系统采用二维跟踪方式，以实现太阳能电池板东西方向和南北方向共同调整跟踪，达到进一步提高利用效率、跟踪精度的要求。
[关键词]：太阳能；自动跟踪；单片机；步进电机；二维运动。
[Abstract]：Solar energy is nature's natural resource and it has spread widly, richly ,renewablly and has pollution-free high characteristics.Its development and use has become hot spots in the field. The solution of the efficient use of solar energy become the key to all problem. The increase of solar energy efficiency will directly affect our energy structure and it will have major effects on national sustainable development , construction resource saving and environmental friendly type of society .Based on solar energy utilization efficiency considerations , this design choices solar automatic tracking device in order to achieve to track the sun light position at any time and make the sun exposure to the tracking device to the max to meet the full use of solar energy.The device is a control automatic tracking system which based on microcontroller . By considering the position, illumination somewhere, and other factors ,microcontroller outputs control data to control the stepping motor. This system realizes automatic tracking for the light to the solar panels through the mechanical transmission and it is used to track of two-dimensional way in order to realize common adjusting tracking for the solar panels east-west direction and north-south direction.This system further improves the utilization efficiency and the requirements of tracking precision.[Key words]：solar energy；automatic track ；microcontroller ；stepping motor ；two-dimensional movement.目录第1章绪论 (8)1.1 能源现状及发展 (8)1.2 目前太阳能的开发和利用 (8)1.3 课题研究的目的和意义 (9)1.4 太阳能利用的国内外发展现状 (9)1.5 太阳追踪系统的国内外研究现状 (10)1.6 本论文的研究内容 (10)第2章太阳能自动跟踪系统总体设计 (11)2.1 太阳运行的规律 (11)2.2 总体设计原理 (11)2.2.1 平面四杆机构原理 (11)2.3 跟踪方案的设计 (12)2.4 总体结构 (13)第3章机械部分的设计 (15)3.1 齿轮的选择 (15)3.1.1 材料选择 (15)3.1.2 尺寸计算 (15)3.2 滚珠丝杠副的选择 (17)3.2.1 材料选择 (18)3.2.2 滚珠丝杠副结构的选择 (18)3.2.3 滚珠丝杠副尺寸的选择 (18)3.2.4 滚珠丝杠副支承方式的选择 (19)3.3 太阳能电池板 (21)3.4 底座的设计 (23)3.5 中心轴的选择 (23)3.5.1 尺寸设计 (23)3.5.2 轴的校核 (23)3.6 轴承的选择 (23)3.6.1 轴承1的选择 (23)3.6.2 轴承2的选择 (24)3.7 联轴器的选择 (25)第4章控制部分的设计 (27)4.1 光电转换器 (28)4.1.1 光敏电阻传感器 (28)4.1.2 光电转换电路 (30)4.2 步进电动机及其驱动电路 (31)4.2.1 步进电动机介绍 (31)4.2.2 步进电机的选择 (33)4.2.3 驱动电路 (33)4.3 单片机及其输入电路 (36)4.3.1 8031单片机 (36)4.3.2 单片机的输入电路 (37)4.4 控制的实现过程 (39)4.4.1 系统的整体电路图 (39)4.4.2 系统的流程图 (40)总结及展望 (42)致谢 (43)参考文献 (44)烟台大学文经学院毕业设计第1章绪论1.1 能源现状及发展能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础[1]。
太阳能自动跟踪系统的设计
太阳能自动跟踪系统的设计解决方案：跟踪系统驱动器接口电路步进电机驱动电路限位信号采集电路太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、丰富，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。
但太阳能利用效率低，这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及，如何提高太阳能利用装置的效率，始终是人们关心的话题，太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径，从而大大提高了太阳能的利用效率。
跟踪太阳的方法可概括为两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。
光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪。
光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便；缺点是受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，会导致跟踪装置无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。
而视日运动轨迹跟踪的优点是能够全天候实时跟踪，所以本设计采用视日运动轨迹跟踪方法和双轴跟踪的办法，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳的全天候跟踪。
该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置。
该文主要从硬件和软件方面分析太阳自动跟踪系统的设计与实现。
系统总体设计本文介绍的是一种基于单片机控制的双轴太阳自动跟踪系统，系统主要由平面镜反光装置、调整执行机构、控制电路、方位限位电路等部分组成。
跟踪系统电路控制结构框图如图1所示，系统机械结构示意图如图2所示。
任意时刻太阳的位置可以用太阳视位置精确表示。
太阳视位置用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。
太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角。
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
系统采用水平方位步进电机和俯仰方向步进电机来追踪太阳的方位角和高度角，从而可以实时精确追踪太阳的位置。
上位机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给跟踪系统驱动器，单片机接收上位机送来的数据，驱动步进电机的运行。
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计
ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄｙ ｄａｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
目前ꎬ生活在藏族高原地区的很多村民仍直接饮
提高太阳能的利用率是当前技术的发展目标ꎬ而
用当地的泉水ꎬ而未经净化的泉水含有多种细菌用
长期饮用会威胁到人体健康ꎮ 基于高原地区阳光资源
该系统可有效解决太阳能的间歇性、低密度、时空偏移
很丰富ꎬ故开发一款便携式太阳能净水器极为必要ꎮ
黑龙江科学
第 １０ 卷 第 ２４ 期
２０１９ 年 １２ 月
ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ １０
Ｄｅｃ ２０１９
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计
扎西顿珠ꎬ袁 超ꎬ胡石峰
( 西藏农牧学院电气工程学院ꎬ西藏 林芝 ８６００００)
摘要: 设计了一种基于 ５１ 单片机的双轴太阳跟踪系统ꎬ以提高太阳能的利用效率ꎮ 该自动控制系统基于 ５１ 单片机为控制核心的
ｒｏｔａｔｅ ｔｈｅ ｂｉａｘｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｓｏ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｎ ａｌｗａｙｓ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｓ ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ Ｏｎ ｔｈｅ
ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐａｎｅｌꎬ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｍａｘｉｍｉｚｅｄ
单片机太阳能跟踪系统设计
单片机太阳能跟踪系统设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的太阳能跟踪系统的设计。
该系统通过使用光敏传感器和步进电机，能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板的方向，以最大程度地吸收阳光能量。
文章详细讨论了系统的硬件设计和软件编程，并进行了实验验证系统的有效性与稳定性。
引言：随着可再生能源的发展和应用，太阳能作为一种绿色能源正变得越来越普遍。
而太阳能电池板作为太阳能转换的核心装置，其工作效率直接受到太阳光照强度和入射角度的影响。
因此，设计一种能够实时追踪太阳位置的太阳能跟踪系统，对于提高太阳能电池板的能量转换效率具有重要意义。
1. 系统硬件设计1.1 光敏传感器光敏传感器是实现太阳位置检测的关键模块，其作用是测量光强度并转化为电信号。
在本设计中，采用光敏二极管作为光敏传感器，通过调整电路参数和选用适当的滤光片以提高传感器的灵敏度和稳定性。
1.2 步进电机步进电机是用于控制太阳能电池板偏转角度的执行器。
本设计中，选用具有较高精度和可控性的双相步进电机，通过调节步进电机的脉冲信号和相位控制信号，可以实现对太阳能电池板的精确调整。
1.3 控制电路控制电路是整个系统的核心部分，主要由单片机、驱动电路和电源组成。
单片机作为系统的主控制器，通过接收光敏传感器采集的信号，并经过一系列计算和判断，生成控制信号给步进电机实现调整。
驱动电路负责将单片机输出的信号转化为适合步进电机工作的电流信号，以驱动步进电机。
2. 系统软件编程2.1 信号采集与处理在软件编程阶段，首先需要进行光敏传感器信号的采集与处理。
通过ADC模块采集光敏传感器输出的电压信号，并借助数字滤波算法对其进行滤波和降噪处理，确保获取准确可靠的光强度数据。
2.2 太阳位置计算根据光敏传感器测量到的光强度数据，通过一定的数学模型和算法，可以计算出太阳的位置。
根据太阳位置的变化规律，可以判断出太阳的相对方位和倾角，从而确定太阳能电池板的调整方向。
2.3 步进电机控制根据太阳位置计算的结果，通过单片机输出的脉冲信号和相位控制信号，控制步进电机按照设定的步进角度和方向调整太阳能电池板的位置，使其始终面向太阳。
太阳能双轴跟踪系统原理解析
太阳能双轴跟踪系统原理解析太阳能双轴跟踪系统原理解析1. 引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注和应用。
为了更高效地收集太阳能，提高太阳能发电系统的效率，太阳能双轴跟踪系统应运而生。
本文将深入探讨太阳能双轴跟踪系统的原理及其在太阳能发电领域的应用。
2. 太阳能双轴跟踪系统的基本原理太阳能双轴跟踪系统是一种能够根据太阳的位置来调整太阳能发电设备角度的系统。
它通过使用两个轴（水平轴和垂直轴）来实现对太阳能接收器的定位，以确保太阳能始终垂直照射到接收器上。
这种追踪方式与传统的固定式太阳能系统相比，能够使得接收器相对于太阳的角度始终保持最佳状态，从而提高太阳能发电的效率。
3. 太阳能双轴跟踪系统的构成太阳能双轴跟踪系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 太阳能追踪控制器：该控制器根据预设的追踪算法和传感器采集的数据，来计算并控制太阳能发电设备的运动。
它可以通过控制执行机构，调整发电设备的角度和方向。
3.2 电动机或执行机构：太阳能双轴跟踪系统通过电动机或其它执行机构来实现设备的角度调整。
这些电动机或执行机构通过接收控制器的指令，将设备转动到正确的位置上。
3.3 传感器：为了准确地获取太阳的位置信息，太阳能双轴跟踪系统通常会配备多个传感器。
这些传感器可以是太阳光电传感器、倾斜传感器等。
它们通过检测太阳的位置和周围环境的变化，向控制器提供实时的反馈信息，以确保设备能够准确追踪太阳。
3.4 太阳能接收器：太阳能双轴跟踪系统最关键的一部分是太阳能接收器。
它通常由太阳能电池板或聚光器组成，用于将太阳光转化为电能。
通过精确地追踪太阳，太阳能接收器可以最大限度地吸收太阳的能量，提高太阳能的利用效率。
4. 太阳能双轴跟踪系统的优势相较于固定式太阳能系统，太阳能双轴跟踪系统具有以下几个优势：4.1 提高发电效率：通过追踪太阳的位置并使接收器始终垂直照射，太阳能双轴跟踪系统可以最大限度地吸收太阳能，提高发电效率。
基于单片机的高精度太阳能跟踪控制器
摘要随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。
利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。
该系统是以单片机为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键词：太阳能电池太阳照射角自动跟踪单片机步进电机AbstractWith the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgy-based energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeing-up the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect.In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. The system is based on single-chip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dual-axis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to the point of view will be changed once an hour, the north-outh perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the north-south change in control.Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.Keywords:solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor目录第一章绪论 (5)1.1背景和意义 (5)1.2太阳追踪系统的国内外研究现状 (5)1.2.1光电追踪 (6)1.2.2视日运动轨迹追踪 (6)1.3论文系统设计方案 (8)1.3.1机械运动实现方案 (8)1.3.2控制系统方案 (9)第二章跟踪系统的设计构想及框架 (10)2.1 跟踪系统的设计要求 (10)2.2 跟踪系统的组成 (10)2.1.1.太阳能采集装置 (11)2.1.2.转向机构 (11)2.1.3.控制部分 (11)2.1.4.贮能装置 (12)2.1.5.逆变器 (12)2.1.6.控制器 (13)2.3 太阳照射规律 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计随着现代科技的不断发展，太阳能光伏板已经成为了绿色能源领域的重要组成部分。
传统的光伏板只能在固定的角度接收阳光，这导致了能量利用率的低下。
为了解决这一问题，人们提出了光伏板自动跟踪系统的设计方案。
本文将介绍一个基于单片机的光伏板自动跟踪系统的设计原理和实现方法。
一、设计原理光伏板自动跟踪系统的设计原理是根据光照角度的变化来调整光伏板的角度，使其始终与太阳保持最佳的接收角度，从而最大程度地提高能量利用效率。
光伏板自动跟踪系统的设计包括两个主要部分：光敏元件和控制系统。
光敏元件通常是光敏电阻或光敏二极管，它们的电阻值或电压随着光照强度的变化而变化。
而控制系统则是使用单片机进行控制，根据光敏元件获取的光照信息来调整光伏板的角度。
二、设计实现1.光敏元件的选择光敏元件的选择非常重要，它决定了系统对光照的敏感程度。
常用的光敏元件包括光敏电阻和光敏二极管。
光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，而光敏二极管的导通电流也随光照强度的变化而变化。
根据具体情况，选择适合自己系统的光敏元件。
2.单片机的选择单片机作为控制系统的核心，需要选择一个性能稳定的单片机。
一般来说，常用的单片机有STC89C52、AT89C51等。
这些单片机都有着丰富的外设资源和稳定的性能，非常适合作为光伏板自动跟踪系统的控制核心。
3.系统电路设计在选择好光敏元件和单片机之后，需要设计系统的电路。
通常来说，系统的电路包括光敏元件的接入电路、单片机的控制电路和电机的驱动电路。
光敏元件的接入电路需要将它的电压或电阻值转换成单片机可以接受的电信号，单片机的控制电路需要根据光照信息来控制电机的转动方向和转动速度，而电机的驱动电路则需要提供足够的电流来驱动电机的正常工作。
4.软件程序设计软件程序设计是整个系统设计中最重要的一部分。
软件程序需要根据光敏元件获取的光照信息来控制电机的转动，以使光伏板始终与太阳保持最佳的接收角度。
基于S71200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计
2019.02瀾试工具与解决方案基于S7-1200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计李龙(辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳，110〇23)摘要：设计了一种太阳自动跟踪光伏发电装置，可以运行在传感器控制和时间控制模式下，在气象条件好时采用光控模 式，在多云天气采用时控模式,根据不同时刻确定双轴追日支架的倾角和东西旋转角度，保证光伏组件始终垂直太阳，达到最大发电功率。
主要进行了控制系统的硬件和软件的设计。
经过实验验证，双轴追日光伏发电系统的发电效率较传 统固定角度的发电系统的发电效率高30%左右。
关键词：光伏发电；太阳追踪；控制器设计Design of Sun-tracking photovoltaic power system based on S7-1200PLCLi Long(Guidao jiaotong Polytechnic Institute,Shenyang Liaoning,110023) Absrtact:A solar automatic tracking photovoltaic power generation device is designed,which can run under sensor control and time control mode,light control mode in good weather conditions,time control mode in cloudy weather.The inclination angle and east-west rotation angle of the two- axis sun-pursuing bracket are determined according to different times,so as to ensure that the photovoltaic module is always vertical to the sun and achieve maximum power generation.The hardware and software of the control system are designed.The experimental results show that the power generation efficiency of the two-axis sun-tracing photovoltaic system is about 30% higher than that of the traditional fixed-angle power generation system.K e y w o r d s:photovoltaic power generation;solar tracking;controller design〇引言随着石油能源等传统能源的枯竭[i]及环保的压力，新能 源的快速发展提上了日程，中国已经成为光伏应用和生产的 第一大国。
基于PLC控制的太阳能自动跟踪系统
基于PLC控制的太阳能自动跟踪系统作者：来源：《硅谷》2011年第18期1 引言据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。
所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。
从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序跟踪）。
从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。
2 系统硬件设计本系统是以PLC主控单元的视日运动轨迹控制（程序控制）双轴自动跟踪系统，视日运动轨迹跟踪就是利用PLC控制单元相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置：太阳方位角和太阳高度角，然后发出指令给执行机构，从而驱动太阳能跟踪装，以达到对太阳实时跟踪的目的。
太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。
太阳高度角又称太阳高度、太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。
太阳方位角即太阳所在的方位，是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角。
太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利用公式计算出来。
主控单元是太阳能跟踪系统的核心部件，系统选用结构紧凑。
配置灵活、指令丰富的和利时LM PLC。
选用的配置包括LM 3108CPU模块和LM 3310扩展模块。
LM3108集成为数字量24DI和16DO，能满足要求，通讯集成有RS232和RS485两个通讯接口，RS232用于与上位文本显示器通讯，RS485可用于组网使用。
LM 3310为四通AI模块，可用于采集风速等保护数据。
配合和利时HD2400L文本显示器使用，能够监视运行状态、改变参数设置，以达到控制目的。
3 系统软件设计跟踪模式的判断过程完全由软件实现，灵活度高，可以针对不同地区和不同的气候进行调整，从而提高光伏电站的发电效率。
一种自动跟踪太阳能照明系统的设计
图 ４ 不 同色光 的 卜一 特性 Ｖ
［］ Ｔ ３ ．Ｋ ｍｎ． Ｍ Ｎ ｋｇｗ ．ｎｅｒｔ ｙｔ ｏ ｉ ｏｉ ， ｅ ａａａ ａ Ｉｔ ａ ｄＳ ｓ ｍ ｆＷ ｔ ｇ ｅ ｅ ｈ ｅ
图 ２ 简 单 的 太 阳 能 单 兀 电 池 等 效 电 路 图
图 ２表示简 单 的太 阳能单 元 电池等 效 电路 图， 其 中有 Ｐ 砷一 ＊ ， 中 是 光 电流 （ 其 单位 ： ， Ａ） 是 逆向饱 和电流 ， 是二极管 电压（ 单位 ： ， 是理想 Ｖ）Ｍ 参数， 理想情况下 Ｍ一１ ］ ｌ． ４
ｍｕｉ ｔ ｎＪ ．ＩＥ ｒｎ ．Ｃ ｎ． Ｅｅｔ ｏ ９ ｅ ｎ ａｉ ［ ］ Ｅ Ｅ Ｔａｓ ｏ ｓ ｌ ．ｖ１ ，Ｆ ｂ ｃ ｏ ｃ ．４
２ ０３ ０ ．
Ｅ］ Ｎ ｄｒ ａ ａｅｄａ ， ｉｉ Ｇ ． ｉ ｆ Ｅ －ａｅ ｉ ４ ａａ￣ ｈＮ ｒ ｒ Ｙｍｎ ｕＬｆ ｏ ＤＢ ｓ Ｗ ｔ ｎ ｎ ｅ Ｌ ｄｈ ｅ Ｌｇｔ ｏ ｒ ｓＪ．Ｅ Ｅ Ｏ Ａ Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｌ ｅｈｏ — ｉ ｕｅ Ｅ］ＩＥ ／ Ｓ ｒａ ｏ Ｄｓ ａ Ｔｃｎｌ ｈＳ ｅ ｏ ｐｙ ｏ
长等优点．
１ 系统 组成
图１ 为本系统 的组 成框 图． 面就 图 １中的太 阳 下
２２ 自动追踪 电路部分 ．
不 同地区 日照强度和水平方 向夹角是不同的， １ 表 给出了我 国南方某地 的 日照强度和水平方 向夹 角参照
表．
表 １ 我 国南 方某地 某 月的 日照强 度和 水平 方 向夹角 参照 表
我们使用 了 Ｐ ＷＭ 的技术 ． 使用 Ｐ ＷＭ 技 术 ， ＷＭ 控 Ｐ
自动跟踪太阳的光纤导光照明系统的设计
２ ． 山东省半导体光电子工程技术研究 中心 ， 济南 ２ ５ ０ １ ０ ０
１ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｏｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ Ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ
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00然后在每个时间段的初单片机并计算出太阳的高度角和方位角然后与10min之始时刻将系统调节为正对太阳太阳聚焦后的光斑照射在前测得的结果相减并将这次测量结果储存根据两次差值光纤输入端用lm200光功率计测试光纤输出端的可见光计算的太阳高度角和方位角偏差确定脉冲的个数然后通功率将此值作为比较参考值然后启动光纤导光系统跟踪过步进电机控制云台转动聚光器始终对准太阳从而保证器开始跟踪太阳每间隔10min记录光纤输出端的可见光聚光器最大限度地接收阳光实现实时跟踪
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计光伏板是一种利用太阳能进行发电的装置，它通过将太阳能转化为电能来满足人们的用电需求。
由于太阳能的不稳定性，光伏板在不同时间、不同位置会受到不同程度的太阳辐射，从而影响电能的生成效率。
为了最大程度地提高光伏板的发电效率，人们提出了自动跟踪系统的概念，即通过控制光伏板的角度和方向，使其始终面向太阳，以便最大程度地吸收太阳能。
本文将介绍基于单片机的光伏板自动跟踪系统的设计原理和实现方法。
一、系统设计原理光伏板自动跟踪系统的设计原理主要是通过传感器检测太阳光的位置，然后控制光伏板的角度和方向，使其始终面向太阳。
常见的光伏板自动跟踪系统一般采用光敏电阻、光电二极管等光敏器件来检测太阳光的位置，然后通过电机控制系统来调整光伏板的角度和方向。
而在本设计中，我们将采用单片机作为控制核心，利用单片机的强大功能和灵活性来实现光伏板的自动跟踪。
1.硬件设计光伏板自动跟踪系统的硬件设计主要包括传感器模块、执行机构和控制模块三部分。
传感器模块：传感器模块用于检测太阳光的位置，一般采用光敏电阻或光电二极管等光敏器件。
在本设计中，我们选用了光敏电阻作为太阳位置传感器，通过测量光线照射下的电阻值来判断太阳的位置。
执行机构：执行机构主要是用来控制光伏板的角度和方向，使其跟踪太阳。
一般采用步进电机或直流电机等驱动器，通过控制电机的转动角度和方向来实现光伏板的跟踪。
控制模块：控制模块是整个系统的核心部分，负责接收传感器模块的信号，并根据信号来控制执行机构的运动。
在本设计中，我们选用了单片机作为控制核心，通过单片机来实现对传感器模块和执行机构的控制。
软件设计是基于单片机的光伏板自动跟踪系统的关键部分，它主要包括控制算法和用户界面两部分。
控制算法：控制算法是根据传感器模块的信号来计算出光伏板的跟踪角度和方向，然后通过单片机来控制执行机构的运动。
在本设计中，我们将采用闭环控制算法，即通过不断测量太阳位置并与预设值比较，从而实现对光伏板的精确跟踪。
太阳能智能跟踪系统的研究与设计
太阳能电池板的方位轴垂直于地平面, 另一轴与方位轴垂直,称为俯仰轴.工作 时太阳能电池板根据太阳的视日运动绕方 位轴转动改变方位角,绕俯仰轴作俯仰运 动改变太阳能电池板的倾斜角,使太阳能 电池板始终与太阳光线垂直. 这种跟踪系统的特点是跟踪精度高. 和光电跟踪相比视日运动轨迹的跟踪方法 不受外界天气,杂光的干扰,具有较高的 可靠性.
太阳能智能跟踪系统的研究与设计
学 姓
号:0208787 名:吴小所
学科专业: 学科专业:通信与信息系统
一 7 二 三 四 五
研究目的和意义 研究现状分析 太阳运行轨迹的算法 方案设计 改进构思
一,研究目的和意义
能源短缺已成为人类社会面临的一个 非常重大的挑战.太阳能作为一种清洁无 污染的能源已成为未来全球解决能源危机 的最具独特优势的重要途径. 权威试验测定,在相同条件下,采用 智能跟踪系统的太阳能发电设备比固定式 的太阳能发电设备发电量能提高35%. 为提高利用太阳能效率而进行太阳智 能跟踪系统的研究,对日益严峻的能源问 题有着重大而深远的意义.
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时角描述因地球自转而引起的日一地相对 位置的变化.计算: 位置的变化.计算:数值等于离正午的时间乘 以15°上午为负,下午为正 . °上午为负,
地平坐标系:是人在地球上观看空中的 太阳相对地球的位置,太阳相对地球的位置 是相对地平面而言的,所谓的相对地平面, 是指太阳与地球间的任何夹角都是与某地 的地平面的夹角. 用高度角αs和方位角γs两个坐标表示. 在地平坐标系中,赤纬角δ和时角ω和 赤道坐标系的是一致的.如下图所示.
远程存储过程指从远程服务器上调用 的存储过程.
五,不足与改进 1. 故障报警和突发事件需考虑进去. 2.为进一步提高系统的控制精度,使 用闭环控制技术使整个控制系统更加精准. 但相应的会增加控制难度和成本. 3.为增加知识产权的保护和升级的方便, 考虑使用FPGA来代替DSP作为主控芯片.
基于PLC的槽式聚光集热器跟踪系统的设计
基于PLC的槽式聚光集热器跟踪系统的设计赵彦堂;刘培先;崔正军;肖成珍;林超;张继磊【摘要】采用PLC对槽式太阳能聚光集热器跟踪系统电气控制系统进行设计,达到槽式聚光集热器跟踪系统自动控制的目的,并实现了远程监控.采用PLC进行数据采集和过程控制,利用计算机实现远程实时监控,提高了槽式太阳能聚光集热器跟踪系统的精度及稳定性.该槽式太阳能热利用跟踪系统达到了国内先进水平,提高了其市场竞争力.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】3页(P27-29)【关键词】太阳能聚光;PLC;抛物槽式;追日跟踪【作者】赵彦堂;刘培先;崔正军;肖成珍;林超;张继磊【作者单位】皇明太阳能股份有限公司技术研发中心【正文语种】中文一引言随着人类素质不断的自我发展，人们对于能源危机和环境问题的认识日益清晰，不断通过各种途径寻找能源替代的途径。
而太阳能作为一种最为清洁、丰富的能源，现阶段已经成为新能源研发的突破点。
聚光类太阳能热发电在太阳能利用的研发中占有重要的一席之地。
该系统通过聚焦太阳光汇聚热量，经换热系统将热量导出后带动发电机发电。
聚光类太阳能热发电的形式种类繁多，因为技术成熟，可操作性强，槽式太阳能热发电在太阳能热发电行业中脱颖而出，逐渐受到国内外研发机构和太阳能公司的青睐，但因其太阳利用率低阻碍了大规模推广和商业化应用的道路。
如何最大限度地提高太阳利用率成为了研究的关键，而追日跟踪系统则是解决这一问题的关键所在。
提高追日跟踪系统的精度可极大地提高槽式反射镜场的聚光效率，进而提高槽式聚光集热器的太阳利用率[1]。
本文提出的基于PLC的槽式太阳能聚光集热器跟踪系统结合天文学公式(太阳位置公式)与高精度倾角传感器控制液压传动系统驱动槽式聚光集热器自动跟踪太阳。
该系统具有跟踪精度高、控制方便等特点，为槽式太阳能热利用提供了有力的技术支持，提高了其市场竞争力。
二控制系统设计1 电气控制系统总体方案及硬件设计控制系统采用的PLC，内置模拟输入输出模块，可直接接收模拟量信号，通信功能通过RS458完成本地控制器到远程监控计算机的监控通信，实现现场控制。
太阳能自动跟踪控制器装置电路图LM358电机正反转控制
太阳能自动跟踪控制器装置电路图LM358电机正反转控制太阳能自动跟踪控制器现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种：一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器，构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转；二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。
由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。
这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器，但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。
每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻；一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输人端的比较电平始终为两者光照之差。
所以，本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳，而且调试十分简单，成本也比较低。
双运放LM358与R1、R2构成两个电压比较器，参考电压为VDD （＋12V）的 1/2。
光敏电阻 RT1、RT2与电位器 RP1和光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2分别构成光敏传感电路，该电路的特殊之处在于能根据环境光线的强弱进行自动补偿。
如图2所示，将RT1和RT3安装在垂直遮阳板的一侧，RT4和RT2安装在另一侧。
当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光线作用时，RP1和RP2的中心点电压不变。
如果只有RT1、RT3受太阳光照射，RT1的内阻减小，LM358的③脚电位升高，①脚输出高电平，三极管VT1饱和导通，继电器K1导通，其转换触点3与触点1闭合。
同时RT3内阻减小，LM358的⑤脚电位下降，K2不动作，其转换触点3与静触点2闭合，电机M正转；同理，如果只有RT2、RT4受太阳光照射，继电器K2导通，K1断开，电机M反转。
当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时，继由器K1、K2都导通，电机M才停转。
在太阳不停地偏移过程中，垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化，电机M转——停、转——停，使太阳能接收装置始终面朝太阳。
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基于L M L C控制的太阳能自动跟踪系统
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基于L M P L C控制的太阳能自动跟踪系统
2011年08月24日 10:25 本站整理作者：网络
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摘要为了更好的利用太阳能，自动越来越多的应用于太阳能行业中。
基于可编程逻辑控制器(PLC)的太阳能电池板自动跟踪系统，包括硬件和软件两部分，其中硬件包括PLC输入输出端口、信号处理单元、驱动部分;软件包括PLC的控制和监控程序两部分。
太阳能电池板自动跟踪系统使光伏电池板能实时跟踪太阳关照，从而最大限度的获得太阳能，有效地提高太阳能的利用率和光伏发电系统的效率，降低了光伏并网发电成本，具有理论研究意义和应用推广价值。
1 引言
据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。
所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显着提高太阳能光伏组件的发电效率。
目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。
从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪(程序跟踪)。
传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，当太阳光线偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大运算后控制执行机构，使跟踪装置从新对准太阳。
这种跟踪装置，灵敏度高，但是遇到长时间乌云遮日则会影响运行。
视日运动轨迹跟踪，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。
这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，其精度不是很高，但是符合运行情况，应用较广泛。
从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。
单片机控制程序在出厂时由专业人员编写开发，一般设备厂家不易再次进行开发和参数设定。
而学习使用PLC比较容易，通过PLC厂家技术人员的培训，设备使用厂家的技术人员可以很方便的学会简单的调试和编写，并且PLC能够提供多种通讯接口，通讯组网也比较方便简单。
2 系统硬件设计
本系统是以PLC主控单元的视日运动轨迹控制(程序控制)双轴自动跟踪系统，视日运动轨迹跟踪就是利用PLC控制单元相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置：太阳方位角和太阳高度角，然后发出指令给执行机构，从而驱动太阳能跟踪装，以达到对太阳实时跟踪的目的。
太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。
太阳高度角又称太阳高度、太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。
太阳方位角即太阳所在的方位，是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角。
太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利用公式计算出来。
主控单元是太阳能跟踪系统的核心部件，系统选用结构紧凑。
配置灵活、指令丰富的和利时LM PLC。
选用的配置包括LM 3108CPU模块和LM 3310扩展模块。
LM3108集成为数字量24DI和16DO，能满足要求，通讯集成有RS232和RS485两个通讯接口，RS232用于与上位文本显示器通讯，RS485可用于组网使用。
LM 3310为四通AI模块，可用于采集风速等保护数据。
配合和利时HD2400L文本显示器使用，能够监视运行状态、改变参数设置，以达到控制目的。
本文所设计跟踪调整装置其结构如下图所示：它主要由底座、立轴、横轴、两台旋转电机、传动齿轮等组成。
其中旋转电机1驱动横轴，支撑太阳能电池板绕横轴运动，跟踪高度角运行。
旋转电机2驱动水平轴，以跟踪方位角变化。
在一天的整个过程中，跟踪器能够获得最优的高度角和方位角，电池板能够接收到最大太阳日辐射量。
系统用一套公式由PLC计算出实际时刻太阳所在的高度角和方位角，根据实时太阳高度角
和方位角与跟踪装置实际的高度角和方位角的差值，以及驱动装置的运转速度，计算出执行机构的跟踪运行时间。
最后通过程序执行驱动电机达到要求的位置，实现对高度角和方位角的跟踪。
3 系统软件设计
跟踪模式的判断过程完全由软件实现，灵活度高，可以针对不同地区和不同的气候进行调整，从而提高光伏电站的发电效率。
还可以根据需要增加光强传感器、风力传感器等多传感装置，提高安全性和更高的控制要。
通过程序控制，可以自动判断是否满足运行条件从而达到自动启动运行装置、自动停止、返回初始状态等控制。
增加风力传感器用于对系统的保护作用，当风力大于一定数值时，系统停止工作，复位到原点，风速满足工作条件时，系统自动开始工作。
太阳能电池板有两个自由度，控制机构对高度角和方位角两个方向进行调整。
当电池板转到尽头时，由于跟踪装置装了限位传感器，到限位触点时自动切断输出，电机停止工作。
4 结论
该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强，即使在天气变化比较复杂的情况下系统也能正常工作，提高太阳能的利用效率。
因为PLC具有很强的可编程性，客户可以根据自己的要求来修改编写控制程序，达到最佳的控制效果。
对于串、并联的大型光伏太阳能阵列系统的控制，可以通过LM PLC的通讯，组成通讯网络进行集中控制。