光伏发电中的追日系统
光伏发电智能追日系统 论文
0 引言在新能源发展中,太阳能发电储量丰富,无污染,因此太阳能的开发利用具有重大的现实意义。
在太阳能电池板发电的相同条件下,采用自动追踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高 35%,因此有必要实行太阳追踪。
1 光伏发电智能追日系统的组成光伏发电智能追日系统主要组成：双轴机械跟踪系统，单片机控制系统，光电检测系统等。
1.1、双轴机械跟踪系统机械部分采用双轴跟踪方法，如图1，实光伏发电智能追日系统马西沛赵佳庆（上海电机学院机械学院）摘要：目的制作一种新型、高精度的光伏发电智能追日系统，提高太阳能光伏电池发电效率。
方法控制系统采用单片机控制；机械结构采用双轴跟踪系统。
结论笔者制作的光伏发电智能追日系统具有可靠性较高，精度高，对太阳能利用率高等优点。
关键词：双轴跟踪；光电检测；单片机；现对太阳光的高度角和入射角的调节，实现太阳能板在水平方向的360°和在垂直方向的90°自由旋转。
转动轴的部位安装轴承，使摩擦减少，降低电机功率的损耗。
电机采用步进电机，连接减速机，实现速度、转矩 的变化，通过弹性联轴器与转动轴连接。
在垂直方向转动设置限位开关，防止太阳能板由于各方面的误差而导致偏出规定范围。
采用角度编码器对轴的转动检测，反馈检测数据到单片机，控制电机作相应的调整，以使得误差最小。
图11.2、单片机控制系统根据地理位置、当地时间实时计算给定的太阳方位指令角和太阳高度指令角．通过角度传感器测量实际角度位置，分别构成高度角和方位角位置闭环系统．单片机控制适合多云天气，但是要经常消除由机械部分带来的累积误差，否则直接影响系统跟踪精度．1.3、光电检测系统采用四块太阳能电池板，分别称为A 、B 、C 、D 象限，如图2，其中AB 与CD 两组用于比较方位角,AC 与BD 两组用于比较高度角。
在调整前首先要找出受光面积比较大的那一组( 假设为AB 组) ,然后比较这一组2 个象限的电压值, 如果A 与B 的电压差值大于阈值, 调整方位角电机, 再比较A 与B 的值, 直到两个电压的差值小于阈值为止。
追日系统的工作原理
追日系统的工作原理
追日系统，即太阳能跟踪系统，是一种能让太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。
这种系统可以显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
追日系统的工作原理主要基于视日运动轨迹控制。
利用PLC控制单元，通过相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置，即太阳方位角和太阳高度角。
然后，系统发出指令给执行机构，驱动太阳能跟踪装置对太阳进行实时跟踪。
太阳能跟踪系统主要有单轴和双轴两种类型。
单轴系统通常只能在一个方向上调整太阳能电池板的角度，而双轴系统则可以在两个方向上调整，使得太阳能电池板与阳光保持垂直，达到最佳的发电效果。
在双轴系统中，通过调整X轴与Z轴的角度，可以使太阳能电池板与阳光保持垂直。
当太阳光照射到太阳能电池板上时，太阳光通过二维PSD传感器的透光孔到达传感器的受光面，产生电流。
这些电信号经过一系列电路元件的处理后，转换为数字量，并保存到单片机的寄存器中。
系统根据这些数字量来判断太阳光的位置，并调整太阳能电池板的角度，使其始终保持与太阳光的垂直。
此外，追日系统还配备追踪传感器模块，该模块由四颗特性相近的光敏电阻构成，负责侦测东西南北四个方向的光源强度。
这些光敏电阻以45度角朝向光源处，并将该方向设置基座以将该方向以外的光线隔离，实现快速判别太阳位置的广角式搜索。
总的来说，追日系统通过精确计算太阳位置、实时调整太阳能电池板角度以及利用光敏电阻进行方向追踪，实现了对太阳的实时跟踪，从而提高了太阳能的利用效率。
太阳能光追踪结构
太阳能光追踪结构
太阳能光追踪结构是一种用于优化太阳能光伏系统性能的技术，旨在实现太阳能电池板随着太阳的运动而调整其方向，最大程度地吸收阳光并提高能源转化效率。
以下是一些常见的太阳能光追踪结构：
1.单轴追踪系统：单轴追踪系统根据太阳在天空中的运动，沿着一个单一轴线进行调整。
通常有水平和竖直两种类型。
水平单轴追踪系统使太阳能板在水平面上转动，而竖直单轴追踪系统则使其在竖直面上旋转。
2.双轴追踪系统：双轴追踪系统通过两个轴线，通常是水平轴和竖直轴，对太阳能电池板进行精确的定位。
这种系统可以更准确地跟踪太阳在天空中的位置，提供更高的能源收集效率。
3.极轴追踪系统：极轴追踪系统是双轴追踪系统的一种变体，其轴线设置与地球的极轴垂直。
这种结构通常需要更复杂的机械设计，但可以在不同地理位置获得更一致的性能。
4.经纬度追踪系统：这种结构根据太阳在天空中的位置以及设备所在地的经纬度信息，进行精确的调整。
这种系统考虑到地理位置的差异，可以更好地适应不同区域的日照条件。
5.光学追踪系统：光学追踪系统使用反射镜或透镜来聚焦阳光，并将其集中在太阳能电池板上。
这种结构可以降低系统的复杂性，提高光能利用率。
6.无机械追踪系统：无机械追踪系统通过利用材料的光学特性，如光学膜或透明液体，实现太阳能电池板的光追踪，避免了传统机械追踪系统的一些问题，如机械磨损和能耗。
这些太阳能光追踪结构的选择取决于系统的需求、成本预算和所
在地区的日照条件。
不同的结构在提高太阳能电池效率、降低能源成本以及促进可再生能源的使用方面各具优势。
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究随着全球能源需求的不断增加和环境意识的提高，太阳能被认为是一种可持续发展的清洁能源。
太阳能电池板作为太阳能发电系统的核心部件，其高效利用太阳辐射能的能力直接关系到发电系统的性能和经济性。
为了最大限度地提高太阳能电池板的发电效能，人们提出了太阳能电池板追日自动跟踪系统。
太阳能电池板追日自动跟踪系统是利用先进的控制技术，使太阳能电池板始终朝向太阳的最大辐射位置，以增加太阳能辐射的吸收量。
这样一来，即使在日落或有云层的情况下，系统仍然可以实现高效的太阳能发电。
本文将探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究并分析其运行原理和优势。
首先，太阳能电池板追日自动跟踪系统的运行原理是通过激光测距仪测量太阳的相对位置，然后通过控制系统计算出太阳能电池板相对于太阳的偏差角度，并通过电机系统实现电池板的自动调整。
通过实时检测太阳位置并及时调整电池板的角度，系统能够在不同时间和季节中最大限度地吸收太阳能辐射。
这种自动跟踪系统可以有效提高太阳能电池板的发电效率。
其次，太阳能电池板追日自动跟踪系统具有多项优势。
首先，由于电池板能够始终保持与太阳的垂直角度，系统能够在相同的辐射条件下获得更高的太阳能吸收量。
其次，随着太阳位置的变化，系统能够实时调整电池板的角度，以减少太阳能的反射丢失。
此外，追日自动跟踪系统还可以在不同季节中自动调整电池板的角度，以适应太阳高度和光照角度的变化，进一步提高发电效率。
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究在实践中取得了显著的成果。
众多实验室和企业通过模拟实验和实地测试验证了该系统的性能。
在早期的研究中，研究人员利用数学模型和仿真软件对系统进行了建模和分析，并优化了系统参数，以提高系统的精度和稳定性。
在实地测试中，研究人员建立了多个太阳能电池板追日自动跟踪系统的试验装置，通过长时间的运行和实测数据的分析，证明了系统对太阳辐射的自动跟踪和调整能力。
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着人类对可再生能源的依赖性日益增强，太阳能作为清洁、无污染的能源受到了广泛的关注。
而太阳能电池板作为太阳能转换的核心设备，其效率和稳定性对提高整体能源利用率至关重要。
本文着重探讨了一种提高太阳能电池板能量采集效率的方法——追日自动跟踪系统。
该系统能够根据太阳的运动轨迹，实时调整太阳能电池板的角度，以达到最佳的日照效果。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的基本原理太阳能电池板追日自动跟踪系统主要通过传感器检测太阳的位置，然后通过驱动装置调整太阳能电池板的角度，使其始终保持与太阳的最佳角度。
这一过程是通过一系列的传感器、控制器和执行器共同完成的。
三、系统组成及工作原理1. 传感器部分：包括太阳位置传感器和光强传感器。
太阳位置传感器用于检测太阳的实时位置，光强传感器则用于检测太阳光的强度。
这些传感器将收集到的信息传递给控制器。
2. 控制器部分：是整个系统的“大脑”，负责接收传感器传递的信息，并根据这些信息计算出最佳的角度，然后向执行器发出指令。
3. 执行器部分：包括电机和传动装置。
电机接收到控制器的指令后，通过传动装置驱动太阳能电池板进行角度调整。
四、系统实现的关键技术1. 传感器技术：选择高精度、高稳定性的传感器是保证系统准确性的关键。
2. 控制算法：采用先进的控制算法，如PID控制、模糊控制等，使系统能够根据太阳的运动轨迹实时调整角度。
3. 驱动技术：选择合适的电机和传动装置，确保系统在各种环境下都能稳定运行。
五、系统性能及优势1. 提高能量采集效率：通过实时调整太阳能电池板的角度，使系统始终处于最佳工作状态，从而提高能量采集效率。
2. 延长设备使用寿命：减少因光照不均或角度不当造成的设备损耗，延长设备的使用寿命。
3. 自动化程度高：系统可实现自动检测、自动调整，减少人工干预，提高工作效率。
4. 适应性强：系统可适用于各种环境，如平原、山区、海边等不同地域和气候条件。
逐日系统介绍
逐日系统工作原理
1. 主动跟踪 主动式是利用太阳运动的轨迹函数，由实时时钟来获得精 确的时间信号，从而计算出不同时刻太阳的高度角与方位角。
一年四季每天日落与日出的时间都不同，因此这种方法必 须根据太阳周期运行固有规律以及当地的经度与纬度信息， 精确计算出本地的日落与日出时间。
逐日系统工作原理
2. 被动跟踪 被动式是利用传感器将太阳光是否垂直入射转变为电流 信号，通过模拟调理电路加以处理。
逐日系统工作原理及 结构介绍
光伏逐日系统的工作原理及结构介绍
2011-11-16
目 录
逐日系统工作原理
逐日系统结构介绍
逐日系统发展趋势和建议
逐日系统原理
依据光传感器或者当地太阳运动轨迹判断太阳位置， 然后驱动电机转动支架进行追踪；或者根据当地经纬坐标和 时间，利用天文学计算公式，计算太阳所处天空的坐标，然 后驱动电机转动支架进行追踪太阳位置，使得太阳光垂直入 射光伏电池组平面，以达到提高发电效率的目的
逐日系统结构介绍
2.双轴系统 2.双轴系统 双轴跟踪光伏阵列沿着两个旋转轴运动，能够同时跟踪 太阳的方位角与高度角的变化。
两个自由度的转向，理论上可以完全跟踪太阳的运行轨 迹以实现入射角为零。
跟踪性能良好，发电量较高，成本较高
逐日系统结构介绍
2.双轴系统 2.双轴系统
ห้องสมุดไป่ตู้
1-支座；2-支柱；3-电池板支架；4-销轴；5-减速箱体；6、15-主轴； 7-丝杆；8-横支架；9、18-电机；10-减速器；11-铰链；12、13-齿 轮；14-连接轴；16-蜗轮；17-蜗杆
逐日系统结构介绍
逐日系统结构介绍
2.双轴系统 2.双轴系统
逐日系统结构介绍
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究
太阳能电池板追日自动跟踪系统的探究1.引言近年来，由于环境污染和化石能源的消耗，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到了广泛关注。
太阳能电池板作为太阳能利用的重要组成部分，具有将阳光能转化为电能的能力。
然而，由于太阳的运动轨迹以及天气等因素，太阳能电池板的效率屡屡受到一定程度的限制。
因此，设计一种能够实现自动追踪太阳的系统，成为提高太阳能电池板效率的有效途径。
2.太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理太阳能电池板追日自动跟踪系统通过控制电机的转动，使太阳能电池板始终朝向太阳。
系统主要由光敏电阻、测量装置、控制器和电机组成。
当太阳光照耀到光敏电阻上时，光敏电阻产生电信号，并通过测量装置转换为相应的角度信息。
控制器通过比较实际角度与太阳位置的偏差，控制电机旋转，使太阳能电池板调整到正确的角度。
3.系统参数设计与优化为确保系统的准确性和稳定性，需要对系统的参数进行设计与优化。
起首需要选取合适的测量装置，以确保可以准确地测量太阳能电池板的角度。
传感器的选取应思量其区分率、精度和抗干扰能力等因素。
其次，需要合理设计控制器的算法，以保证系统的精度和灵敏度。
控制器应对太阳位置变化做出快速而准确的响应，从而实现对太阳能电池板运动的精确控制。
最后，还需对电机的选型和驱动方式进行优化，以确保电机可以在恶劣环境下稳定运行。
4.系统性能测试与分析在完成系统参数设计与优化后，需要进行系统性能测试与分析。
测试时可以在不同天气条件下观测太阳能电池板的追踪效果，并对实际追踪角度与理论角度之间的差异进行比较。
此外，还可通过测试太阳能电池板的电能输出状况，以评估系统的效率和稳定性。
通过对测试结果的分析，可以进一步改进系统设计，提高追日自动跟踪系统的性能和可靠性。
5.应用前景与展望太阳能电池板追日自动跟踪系统具有重要的应用前景和进步空间。
随着太阳能的广泛应用，对太阳能电池板效率的要求也越来越高。
追日自动跟踪系统可以援助太阳能电池板始终追踪太阳，最大程度地提高电能转换效率，从而提高整个太阳能发电系统的综合效能。
追日太阳能光伏系统性能及应用前景介绍
追日太阳能光伏系统性能及应用前景介绍1、系统介绍IPV太阳能追日系统，结合了太阳能组件与智慧动态机械支柱，可借由准确追踪太阳轨迹，将太阳能组件正面接收日照的时间最大化，提高单日最高发电效率。
由于IPV太阳能追日系统能有效增加35%-110%的整体发电量，在达到相同的发电效率的前提下，所需的组件数量较少，所以建筑成本往往能低于传统固定型太阳能发电系统。
一般而言，只有在太阳能组件垂直面对太阳时，太阳能发电系统才能发挥最大的发电效益，换言之，传统固定型太阳能发电系统的发电效率容易受到太阳照射角度的影响。
为了有效解决因不同地区（或不同时节）太阳照射角度的不同与太阳能源的损失而导致整体系统在发电有效产出上难以提升至最大效率的困境，上阳能源推出了多方位十字轴式IPV太阳能发电追日系统，借由预设系统本身主动转动（无需人工调整）的设计，在每日有效日照时段内，保持最佳的日照接收角度，将太阳能源做最大效率的利用。
我司使用的追日系统型号为TS-6012，此追日系统的主要规格参数如下：表1 追日系统规格参数品名平台面积追踪轴安装形态追踪角范围控制方式xx-6012 （组件*12）20.05㎡4.10*5m多方位十字轴屋顶/地面型360°方位追踪系统追踪速度传动方式承载风速系统耗电量重量0.4°/每分钟不锈钢钢索工作模式：时速87公里安全模式：时速300公里18KWH/年430Kg图1 追日系统结构图示2、追日系统优势（1）精准追日太阳能追日系统拥有智慧型追踪系统、多方位十字轴以及防遮阴模式，这就保证了追日系统的精准追日。
取代容易受到反光光源影响而误判的光感应追踪模式，此追日系统采用了预设型的智慧型追踪系统，让IPV太阳能追日系统能依据精密计算后的最佳路径转动，即可依据每日、每季度以及不同纬度太阳入射角度的变化预设系统转动轨迹，使IPV追日系统能无需人工调整，自动且准确的追踪太阳位置，让太阳能组件能与太阳保持最大的日光接收角度。
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和对可再生能源的追求，太阳能已成为一种广受欢迎且前景广阔的能源形式。
其中，太阳能电池板作为太阳能的直接转换装置，其效率和使用寿命直接决定了太阳能系统的经济效益和环保效果。
然而，传统的固定式太阳能电池板在日照条件变化时，无法实时调整其角度以获取最大的太阳辐射量，从而限制了其光电转换效率。
为了解决这一问题，本文提出了一种太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究方案。
该系统通过集成光电传感器、伺服驱动器和智能控制算法，实现了对太阳能电池板的高精度自动跟踪控制。
系统能够实时感知太阳的位置和辐射强度，并自动调整电池板的角度，确保电池板始终垂直于太阳光线，从而最大化地接收太阳辐射能，提高光电转换效率。
该系统还具备自动校准和故障自诊断功能，能够确保系统的长期稳定运行。
本文首先介绍了太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究背景和意义，然后详细阐述了系统的组成和工作原理，包括光电传感器、伺服驱动器和智能控制算法的设计和实现。
接着，本文通过实验和仿真验证了系统的性能和稳定性，并与传统固定式太阳能电池板进行了对比。
本文总结了研究成果，并展望了未来研究方向和应用前景。
本文的研究不仅对提高太阳能电池板的光电转换效率具有重要意义，也为太阳能系统的智能化和自动化提供了新的思路和方法。
该系统的研究和应用，对于推动可再生能源的发展，实现可持续发展目标具有重要的现实意义。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的工作原理太阳能电池板追日自动跟踪系统的工作原理主要基于光电效应和天文学的基本原理，通过精确计算和控制，使太阳能电池板始终能够正对太阳，从而实现最大效率地接收和利用太阳能。
系统通过内置的传感器实时检测太阳的位置。
这些传感器可以是光电传感器、GPS接收器、倾斜传感器等，它们可以测量太阳的角度、方位和强度等信息，并将这些数据传输到系统的控制中心。
控制中心接收到传感器数据后，会利用天文学算法进行计算，预测太阳在未来一段时间内的运动轨迹。
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，太阳能作为清洁可再生能源的重要性日益凸显。
太阳能电池板作为利用太阳能的关键设备，其效率和性能的优化显得尤为重要。
为了进一步提高太阳能的利用率，太阳能电池板追日自动跟踪系统应运而生。
本文将深入探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究内容、目的及意义。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的概述太阳能电池板追日自动跟踪系统是一种能够根据太阳的移动轨迹，实时调整太阳能电池板的角度和方向，以最大化地接收太阳光能的装置。
该系统主要由传感器、控制系统和电机驱动等部分组成，通过精确的算法和高效的控制系统，实现对太阳的实时追踪。
三、研究内容（一）系统组成研究太阳能电池板追日自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和电机驱动等部分组成。
传感器负责检测太阳的位置和角度，控制系统负责根据传感器数据计算最佳角度和方向，并控制电机驱动系统进行相应的调整。
（二）算法研究算法是太阳能电池板追日自动跟踪系统的核心。
本文将研究基于太阳运动轨迹的预测算法、角度计算算法以及电机控制算法等。
通过优化算法，提高系统的追踪精度和效率。
（三）系统性能测试为了验证系统的性能和效果，本文将进行系统的性能测试。
测试内容包括系统的追踪精度、响应时间、稳定性等指标。
通过测试数据，评估系统的性能和效果。
四、研究目的及意义（一）提高太阳能利用率通过太阳能电池板追日自动跟踪系统，能够实时调整太阳能电池板的角度和方向，最大化地接收太阳光能，从而提高太阳能的利用率。
这对于缓解能源短缺、降低环境污染具有重要意义。
（二）推动相关领域发展太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究将推动相关领域的发展，包括传感器技术、控制技术、电机驱动技术等。
这些技术的发展将有助于提高整个社会的科技水平和技术创新能力。
（三）具有广泛的应用前景太阳能电池板追日自动跟踪系统不仅适用于家庭太阳能发电系统，也适用于大型光伏电站。
该系统的应用将推动可再生能源的广泛应用，对于实现可持续发展具有重要意义。
光伏发电中的追日系统方案
目录1设计任务和要求 (1)2设计应用背景 (1)2.1能源现状及发展 (1)2.2提高太阳能的利用率 (1)2.3跟踪技术国外现状 (1)2.4目前跟踪太阳的方式 (2)3难点分析 (2)4实施方案 (2)4.1整体跟踪设计 (2)4.1.1系统组成 (3)4.1.2系统总体流程 (4)4.1.3光电跟踪的原理分析 (4)4.1.4光电跟踪的具体实施方法 (5)4.2检测电路的传感器选择 (6)4.3优缺点分析以及成本 (7)5收获与体会 (8)参考文献 (9)光伏发电中的追日系统1设计任务和要求在太阳能光伏发电系统中，为实现最大的发电效率，要求太阳能电池板与日光投射方向垂直。
设计一个满足上述要求的追日系统，确保太阳能电池板有最佳的工作角度。
2设计应用背景2.1能源现状及发展随着人类无止境的开发地球能源，人类所面临的资源枯竭危机不断加深，加上地球生态环境的不断恶化，进入新世纪以来，人类已经遭遇了前所未有的生存危机。
人类只有一个地球，其生态系统是不可能再造的。
早在17世纪初，人类就已经意识到这一问题，并在新能源探索上不断做出努力，特别是太阳能利用领域取得辉煌成就。
目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。
中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。
太阳电池及组件产量逐年稳步增加。
经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。
在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。
太阳能是一种可再生能源，它具有广泛性、安全性、巨大性和长久性，且不受任何人的控制与垄断，是无私、免费、公平地给予人类的。
在常规能源供给紧和环保压力不断增大的背景下，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，使太阳能的应用领域不拓展，已渗透到我们生活的每一个角落。
2.2提高太阳能的利用率太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源[1]，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究
太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究引言随着环境保护意识的不断增强和对可再生能源的需求不断攀升，太阳能逐渐成为重要的能源替代品。
太阳能电池板作为太阳能利用的重要部分，可以将光能转化为电能。
然而，太阳能电池板在面临复杂的天气和太阳位置变化时，效率会受到很大影响。
因此，研究太阳能电池板追日自动跟踪系统，对于提高太阳能电池板的利用效率具有重要意义。
一、太阳能电池板追日自动跟踪系统的概述太阳能电池板追日自动跟踪系统是一种能够根据太阳位置实时调整太阳能电池板角度的系统。
通过准确测量太阳位置，自动调整太阳能电池板的角度，使其始终保持与太阳垂直，从而最大限度地吸收光能。
该系统通常由传感器、运动控制装置和控制系统组成。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的工作原理太阳能电池板追日自动跟踪系统的工作原理主要包括光敏探测、数据处理和运动控制三个部分。
1. 光敏探测光敏探测采用光敏传感器，通过检测太阳的光照强度来确定太阳的位置。
光敏传感器安装在太阳能电池板上，不断地感知周围环境的光照强度并传输给数据处理部分。
2. 数据处理数据处理部分通过接收来自光敏传感器的信号，通过算法计算太阳的位置。
常用的算法包括比例积分控制（PID）算法和最小二乘法。
比例积分控制算法通过将光敏传感器的输出信号与设定的目标值进行比较，动态调整太阳能电池板的角度，使其始终面向太阳。
最小二乘法则通过对数据进行拟合，准确地计算太阳位置，并根据位置信息调整太阳能电池板的角度。
3. 运动控制运动控制部分由电机和驱动装置组成。
当数据处理部分确定了太阳的位置后，运动控制部分会根据位置信息驱动电机，实现太阳能电池板的自动调整。
三、太阳能电池板追日自动跟踪系统的优势太阳能电池板追日自动跟踪系统相较于固定式太阳能电池板具有以下几个优势：1. 提高发电效率：太阳能电池板在根据太阳位置实时调整角度后，始终面向太阳，最大程度地吸收光能，提高了发电效率。
能源专业毕业论文--光伏发电智能追日系统的设计
摘要人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限，普遍存在，利用清洁，使用经济等优点。
但是太阳能又存在着低密度，间歇性，空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一些列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
光伏发电智能追日系统解决了太阳能利用率不高的问题。
本文对追日系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分的设计。
第一，机械部分设计：机械结构主要包括底座，主轴，齿轮等，当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1通过减速器带动Z向主轴转动，实现水平方向跟踪，同时控制信号驱动步进电机2带动齿轮1，齿轮1带动齿轮2和Y向主轴转动，从而使太阳能电池板实现垂直方向转动，通过步进电机1，步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。
第二，控制部分设计：主要包括信号转换电路，单片机系统和电机驱动电路等。
系统采用电压检测模式实现对太阳的跟踪。
将太阳能电池板用两块遮光板隔开，当太阳能电池板接受的光强度不同时，输出电压不同，通过比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。
关键词:太阳能,跟踪,单片机,步进电机AbstractThe humanity is facing fossil fuel depletion and so on petroleum and coal threaten seriouslies, the solar energy takes one kind of new energy to have the reserves infinite, the universal existence, the use is clean, merits and so on use economy, but the solar energy has the low density, the intermittence, the spatial distribution changes unceasingly the shortcoming, this causes the present some row solar energy equipment not to be high to the solar energy use factor. The light bent down the electricity generation intelligence to pursue the date system to solve the solar energy use factor not high problem. This article to pursued the date system to carry on the machine design and the automatic tracking loop control section design.First, the mechanical part of the design :Mechanical structure including a base , spindle, gear , etc., when the sun's rays to deviate from the control part to issue control signals to drive stepper motor driven by reducer Z to spindle rotation, the horizontal direction tracking , while controlling the signal to drive stepper motor a driven gear , the gear a drive gear 2 and Y rotation to the spindle , so that the solar panels perpendicular to the direction of rotation by a stepper motor , stepper motor work together to achieve the tracking of the sun .Second , the control part of the design :Including the signal conversion circuit , microcontroller and motor driver circuit . The system uses a voltage detection mode to achieve the tracking of the sun . Solar panels will be separated by a two shade when the light intensity is not accepted by the solar panels at the same time , the output voltage signal is sent to the microcontroller through the comparison circuit drive a stepper motor , solar panels to the sun tracking.Keywords: solar energy, tracking , microcontroller, stepper motor目录1. 绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2 课题目的 (1)1.3课题意义 (1)1.4 国内外研究现状与发展趋势 (3)1.5 研究内容 (4)1.6 研究方案 (5)2. 系统机械部分设计 (6)2.1机械部分工作原理 (6)2.2 转矩计算 (6)2.3 电机选型 (7)2.4 减速器设计 (12)2.5 轴的结构设计 (17)2.6 齿轮设计 (18)3. 机械零件的校核及选用 (26)3.1 联轴器的选用 (26)3.2 轴承的分类及选用 (26)3.3 键的分类及选用 (27)4. 系统控制部分设计 (29)4.1 单片机的选型 (29)4.2 单片机外部接线设计 (30)4.3 单片机控制方案 (31)5.结论 (34)5.1 结论 (34)5.2 展望 (34)参考文献 (35)致谢 (35)1.绪论1.1 课题来源本课题来自科研课题和社会需要，是设计一种自动调节太阳能电池板角度以加强对光能的利用率的系统，基于单片机控制，实现太阳角的测量、步进电机的驱动，可实现自动控制，精确定位等功能，显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
第九章 光伏追日系
（3）光伏组件阵列的风压计算 阵列风压： FMAX=S1·A ·P ·sinφ S1----安全系数，取1.3~1.4； A----阵列总面积 m 2； P----风压 （11级风：30m/s；60 kg/m2 ）； φ----光伏组件最大可能倾角。
9.3 光伏追光系统的工作原理
9.3.1 光伏追光系统的组成 由底座、支架、定位传感器、附属传感器、
控制器、跟踪机等组成。
9.3.2 简单追日机制示例 （1）被动式追日系统 （2）主动式追日系统
追踪器LM385的电路工作原理： RT1、RT2、RT3、RT4、RP2、RP2是光敏电阻，
9.3.3 光伏追日系统的设计示例 典型完整追日系统电路结构框图：
第九章 光伏追日系统
使光伏组件始终保持正对太阳，可以使接受 到的太阳辐射能增加40%。
9.1 光伏追日系统的类型
（1）单轴跟踪
水平单轴跟踪（0°）
只追太阳方位角 倾纬度角斜单轴跟踪
跟踪方位角
（2）双轴跟踪
跟踪高度角
比单轴系统增加1.5~3W·h/(m2 ·d)。
被动式跟踪（自带程序）
追踪系统
主动式跟踪（感光器件）
9.2 光伏追日系统对组件 “有效”效率的影响
可将辐照量的改变折合为组件效率的变化。
9.2.1 采用追日系统的平板光伏组件 组件测试效率越高，则“有效”效率相对
于测试效率的增幅就越高。
9.2.2 聚光光伏组件
聚光组件的“要是应为大量的散射光损失、热损失和 光学损失。
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和环保意识的日益增强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用和开发已成为全球关注的焦点。
太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备，其效率和性能的优化显得尤为重要。
其中，追日自动跟踪系统作为一种提高太阳能电池板发电效率的有效手段，近年来得到了广泛的研究和应用。
本文旨在深入探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其应用。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理太阳能电池板追日自动跟踪系统主要通过传感器和控制系统，实现对太阳运动轨迹的实时监测和追踪。
该系统主要由以下几部分组成：1. 传感器部分：负责实时监测太阳的位置和运动轨迹，通常采用光电传感器或太阳位置传感器。
2. 控制部分：根据传感器采集的数据，控制电机或液压系统，驱动太阳能电池板进行追日运动。
3. 执行部分：主要由电机或液压系统组成，负责驱动太阳能电池板进行追日运动。
三、太阳能电池板追日自动跟踪系统的设计设计一个高效的追日自动跟踪系统需要考虑多个因素，包括系统的结构、控制策略、传感器选择等。
以下为设计过程中的关键步骤：1. 系统结构选择：根据实际需求和场地条件，选择适合的追日自动跟踪系统结构，如单轴跟踪和双轴跟踪。
2. 传感器选择：选择灵敏度高、精度高、稳定性好的传感器，如光电传感器或太阳位置传感器。
3. 控制策略设计：根据传感器采集的数据，设计合理的控制策略，实现太阳能电池板的精准追日运动。
4. 执行系统设计：选择合适的电机或液压系统，实现太阳能电池板的快速、平稳运动。
四、太阳能电池板追日自动跟踪系统的应用太阳能电池板追日自动跟踪系统在提高太阳能利用效率方面具有显著的优势，其应用范围广泛。
以下是几个典型的应用场景：1. 家庭光伏发电系统：通过追日自动跟踪系统，提高家庭光伏发电系统的发电效率，降低能源消耗成本。
2. 农业领域：利用追日自动跟踪系统，为温室或大棚提供稳定的能源供应，同时为植物生长提供适宜的光照条件。
太阳能追日系统
太阳能追日系统1.原理及分类太阳能跟踪系统是光热和光伏发电过程中，最优化太阳光使用，达到提高光电转换效率的机械及电控单元系统，包括：电机（直流、步进、伺服、行星减速电机、推杆电机等）、涡轮蜗杆、传感器系统等等。
在太阳能光伏应用方面：保持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，采用太阳能跟踪系统能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
目前使用广泛的有四种太阳光伏自动跟踪系统，包括水平单轴跟踪、双立柱斜单轴跟踪、垂直单轴跟踪和双轴跟踪，其中水平单轴跟踪和倾斜单轴跟踪、垂直单轴跟踪只有一个旋转自由度，双轴跟踪具有两个旋转自由度。
三种跟踪系统采用的跟踪控制策略为主动式跟踪控制策略，通过计算得出太阳在天空中的方位，并控制光伏阵列朝向。
这种主动式光伏自动跟踪系统能够较好的适用于多霜雪、多沙尘的环境中，在无人值守的光伏电站中也能够可靠工作。
从跟踪是否连续的角度看，所研制的光伏自动跟踪系统采用了步进跟踪方式，与连续跟踪方式相比，步进跟踪方式能够大大的降低跟踪系统自身能耗。
一个设计合理的光伏跟踪系统可以将整个系统提高40%的效率，而本身电机的耗电一年只有20kwh，并且成本低廉，安装方便。
传感器安装在太阳电池方阵上,与其同步运行。
光线方向一旦发生细微改变,则传感器失衡,系统输出信号产生偏差,当偏差达到一定幅度时,传感器输出相应信号,执行机构开始进行纠偏,使光电传感器重新达到平衡—即由传感器输出信号控制的太阳电池方阵平面与光线成角时停止转动,完成一次调整周期。
如此不断调整,时刻沿着太阳的运行轨迹追随太阳,构成一个闭路反馈系统,实现自动跟踪。
系统不需设定基准位置,传感器永不迷失方向。
系统设有防杂光干扰及夜间跟踪电路,并附有手动控制开关,以方便调试。
由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。
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目录1设计任务和要求 (1)2设计应用背景 (1)2.1能源现状及发展 (1)2.2提高太阳能的利用率 (1)2.3跟踪技术国内外现状 (1)2.4目前跟踪太阳的方式 (2)3难点分析 (2)4实施方案 (2)4.1整体跟踪设计 (2)4.1.1系统组成 (3)4.1.2系统总体流程 (4)4.1.3光电跟踪的原理分析 (4)4.1.4光电跟踪的具体实施方法 (5)4.2检测电路的传感器选择 (6)4.3优缺点分析以及成本 (7)5收获与体会 (8)参考文献 (9)光伏发电中的追日系统1设计任务和要求在太阳能光伏发电系统中，为实现最大的发电效率，要求太阳能电池板与日光投射方向垂直。
设计一个满足上述要求的追日系统，确保太阳能电池板有最佳的工作角度。
2设计应用背景2.1能源现状及发展随着人类无止境的开发地球能源，人类所面临的资源枯竭危机不断加深，加上地球生态环境的不断恶化，进入新世纪以来，人类已经遭遇了前所未有的生存危机。
人类只有一个地球，其生态系统是不可能再造的。
早在17世纪初，人类就已经意识到这一问题，并在新能源探索上不断做出努力，特别是太阳能利用领域取得辉煌成就。
目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。
中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。
太阳电池及组件产量逐年稳步增加。
经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。
在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。
太阳能是一种可再生能源，它具有广泛性、安全性、巨大性和长久性，且不受任何人的控制与垄断，是无私、免费、公平地给予人类的。
在常规能源供给紧张和环保压力不断增大的背景下，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，使太阳能的应用领域不拓展，已渗透到我们生活的每一个角落。
2.2提高太阳能的利用率太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源[1]，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
尽管相继研究出一系列的太阳能装置如太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能电池等等，但太阳能的利用还远远不够，究其原因，主要是利用率不高。
就目前的太阳能装置而言，如何最大限度的提高太阳能的利用率，仍为国内外学者的研究热点。
解决这一问题应从两个方面入手[2]，一是提高太阳能装置的能量转换率，二是提高太阳能的接收效率，前者属于能量转换领域，还有待研究，而后者利用现有的技术则可解决。
太阳跟踪系统为解决这一问题提供了可能。
不管哪种太阳能利用设备，如果它的集热装置能始终保持与太阳光垂直，并且收集更多方向上的太阳光，那么，它就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。
但是太阳每时每刻都是在运动着，集热装置若想收集更多方向上的太阳光，那就必须要跟踪太阳。
香港大学建筑系的教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明[3]:太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域。
2.3跟踪技术国内外现状国内现状：(1)1994年德国北部，采取了单轴太阳能跟踪装置的太阳能厨房开始应用(2)1997年研制了单轴太阳能跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的接受效率提高了。
国外现状：(1)2009年杭州电子科技大学徐静以森林防火为应用目的对独立光伏发电系统及其跟踪做了深入探讨。
与以往类似系统的不同之处在于将一天中可能出现的天气细分为晴天。
多云和阴雨三种不同的状况，并确定了应对上述三种不同天气状况的相应跟踪模式。
(2)2012年河南师范大学路博对高精度的太阳跟踪方法进行了研究，并用选取的高精度的天文公式计算结果对太阳位置进行初定位，通过对多种光电元件各自特性的分析，设计了由硅光电池构成的太阳方位检测传感器用来弥补初定位的误差，克服了两种跟踪方法各自的缺点，实现了精确跟踪[4]。
2.4目前跟踪太阳的方式时钟式太阳跟踪装置：此装置是一种被动式装置有单轴和双轴两种类型系统根据时间将方位角和仰俯角分为几等份在固定时间段内通过控制器驱动电机按固定的角度旋转进而跟踪太阳。
最大功率跟踪装置：本方法以动态平衡追踪太阳能系统的最大功率，本方法特征是太阳能板与直流直流升降压转换器间联接一个瞬间功率型超级电容作为能量的动态平衡器，将太阳能板产生的电能转换成电容器形态的电能进行最大功率演算可大幅度简化演算程序提升追踪演算的实时性与可靠度提高太阳能系统效率。
光电式跟踪装置：此类装置使用光敏传感器如硅光电管硅光电管要靠近遮光板安装调整遮光板的位置使遮光板对准太阳硅光电池处于阴影区。
当太阳西移时遮光板的阴影偏移硅光电管受到阳光直射输出一定值的微电流该微电流作为偏差信号经放大电路放大，由伺服机构调整度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。
以上每种跟踪方式都可完成对太阳的跟踪但这些方式都是被动式太阳跟踪方式只能被动地接收太阳辐射作为驱动基础时钟式灵敏度不高不能高效地利用太阳能最大功率和光电跟踪装置灵敏度高结构设计较为方便。
鉴于此，本文设计了基于光电传感器的一中跟踪方式，精确定位，最大限度地利用太阳能。
3难点分析●采用合适的传感器感知太阳的转动并且转换角度●转动系统怎样达到灵敏度最高●合理的检测值的参数的设定●采集装置受天气影响的情况状况4实施方案4.1整体跟踪设计将面板固定在转动平台上，将光敏器件部署在面板的不同位置，通过各位置反馈的光强信号差异，获得当前阳光的方位信息。
同时，使用单片机对光强信号进行采样，采集结果通过一系列运算后，产生转动控制信号，控制转动平台，进而保证感光面板正对太阳直射的方向。
实现这个方案，主要解决两方面问题，一是光敏器件的选择，二是转动平台的搭建。
在光敏器件的选择方面，我们尝试了光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
由于考虑到装置的实用性和性价比，通过设计了不同的光照实验，我们检测不同光敏器件的感光效果。
在转动平台的搭建方面，我们考虑了自制转动平台和云台。
在实验测试中，由于受工艺、结构和控制接口等多因素的制约，我们放弃了自制转动平台的方案，选择了云台作为转动平台。
图4-1 系统整体框图4.1.1系统组成系统组成及结构智能型太阳能跟踪装置主要由微处理器控制单元、光电检测单元、液晶显示模块、存储单元和键盘及相应的外围电路、手动控制单元等组成。
1)键盘及显示屏。
设有键盘和一块液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，主要用于手动控制和人机交互，便于用户设置时间和位置参数，并对系统的运行状态进行监视。
2)检测模块。
检测模块安装在集热器面板或者与集热器平行的面板上，主要用于检测系统运行时的环境条件[5]。
其功能可分为2个方面：①检测环境光线强弱程度，以区别白昼和夜晚；在阴天光照强度不够时，系统检测到信号后自动处于待机状态，避免不必要的能源浪费，从而达到系统的自动控制。
②提供水平和俯仰方向上的误差信号。
在系统正常跟踪状态时，跟踪方式为程控跟踪，由于计算误差和机械误差的存在，在系统长期运行后，累积误差无法消除。
检测模块检测到累积误差后，发出中断信号，微控制芯片响应中断，发出相应指令控制执行机构动作以修正误差，从而达到闭环控制。
3)电源电路。
电源电路主要为微控制器、外围器件以及控制系统中所用到的其他芯片提供工作电源。
由于采用的 ARM微控制器为LPC2290，而它具有独立的模拟电源和数字电源，为降低出错几率，模拟电源和数字电源应该隔离。
因此接入的220V电源经滤波后分为 2 路：一路作为步进电机驱动器工作电源；一路经整流后为系统提供+5V和+15V电源。
微控制器的2组电源在+5V的基础上经过一个电压调节器分别输出+3.3V和+1.8V。
4)存储模块。
采用的LPC2290 片内只有16kB的静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)，没有可以利用的片内只读存储器(read only memory ，ROM)或FLASH存储器，因此需要对其进行扩展，用以存储操作系统和运行程序，以防断电后丢失程序。
5)执行机构。
执行机构主要是驱动模块、步进电机以及相应的支撑结构。
驱动模块接受微控制器的输出脉冲后，经光电隔离后进行放大循环输出。
步进电机能够直接进行数字控制，将脉冲序列转化为相应的角位移，即接受一个脉冲，步进电机就转过一个角位移。
支撑结构将步进电机输出的功率降速增距后，分别转化为水平方向的低速旋转运动和垂直方向的俯仰运动以跟随太阳。
4.1.2系统总体流程图4-2 总体流程图4.1.3光电跟踪的原理分析在日照环境下，通过光能检测模块比较各方位日照强度，控制云台转动，使光能检测模块正对光源，实现追日功能。
本装置具有高效、简易的特点，能应用于太阳能领域，以提高太阳能的转换效率。
光电追踪(闭环)是使用光电传感器作为探测元件，实时探测太阳位置并将信息送达核心处理芯片进行处理后来完成对太阳位置的探测和跟踪。
当太阳光有偏移时，根据感光量的不同，导致输出电压的不同，根据输出电压确定步进电动机的转向，控制相关的继电器动作，接通步进电机使其转动光强检测电路中是对是否启动跟踪进行判断，太阳能电池板产生电能后存储在蓄电池里作为整个系统的电源，同时为了防止蓄电池过充损坏蓄电池，加了一个充电控制器对其进行控制。
本系统采用云台作为执行机构，由蓄电池给云台供电，电池板固定在云台上，云台转动就会带动电池板运动，是太阳能始终对准太阳，实现阳光到电池板的垂直照射，完成跟踪[6]。
4.1.4光电跟踪的具体实施方法光电跟踪的实施在高度角和方位角跟踪时分别利用两只2CU型光电二极管作为太阳位置的敏感元件。
4只光电二极管安装在同一个半球形的传感器壳内。
每对二极管被中间隔板隔开，对称地放在隔板两侧。
传感器俯视图如下图所示。
图4-3 跟踪太阳传感器的俯视图当镜面对准太阳时，太阳光平行于隔板，两只二极管的感光量相等，输出电压相同。
当太阳光略有偏移时，隔板的阴影落在其中一只二极管上，使两只二极管的感光量不等，输出电压也不等。
根据输出电压确定步进电动机的转向，控制相关的继电器动作，接通步进电机使其转动。
当转到太阳光重新平行于隔板时，两只二极管输出相同电压加点器断开，电机停转。
有夜晚自动恢复原始排放状态，当系统采集的实时环境光强和实时时间都小于设定的最小经济发电光强和傍晚时间时，平面镜阵列恢复到原始位置，等待第二天的到来光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。
光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。
光的强度越大，反向电流也越大。
光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。