太阳能自动跟踪系统

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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

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

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常常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。

当太阳光照射到光敏电阻上时,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。

首先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。

传感器的选取应考虑其分辨率、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情况,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发展空间。

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帮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。

《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文

《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文

《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视,太阳能的利用成为了全球关注的焦点。

太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段,其设计与实现显得尤为重要。

本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。

二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率,通过自动跟踪太阳的运动,使太阳能电池板始终面向太阳,从而最大限度地接收太阳辐射。

同时,系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。

三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。

传感器负责检测太阳的位置,控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。

1. 传感器部分:传感器采用光电传感器或GPS传感器,实时检测太阳的位置。

光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置,而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。

2. 控制系统部分:控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分,负责接收传感器的数据,并根据数据控制执行机构的动作。

控制系统采用微处理器或单片机等控制器件,通过编程实现控制算法。

3. 执行机构部分:执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。

常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等,通过控制执行机构的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。

四、系统实现方法1. 硬件实现:太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。

传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择,而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。

2. 软件实现:软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。

控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程,通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。

系统调试则需要对整个系统进行测试和调整,确保系统的稳定性和可靠性。

五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔,可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。

太阳能自动跟踪系统的设计

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。

自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统

自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统

自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统摘要:随着我国经济的高速发展,我国各行各业也呈现出良好的发展趋势。

太阳能的能源动力相当的巨大,其所能产生的能源动力也是可以循环使用的,但是目前来看太阳能的利用效率远远不够,其根本没有得到很好利用,其主要的原因正是由于采集这些能源的技术不够成熟,因此,对于太阳能的利用效率就比较低下,所以,本文就是研究如何更好的提升太阳能的利用效率,首先自动跟踪系统的基本原理及相关应用,以便能够最大限度的提升太阳能的利用效率,最终能够实现太阳能资源的广泛使用。

关键词:自动跟踪;太阳能;光伏发电引言随着世界经济的迅速发展,人类对于能源的需求量越来越大,这使得不可再生能源(煤、天燃气等)变得日益短缺。

当前,世界各国对于新的可再生能源的研发重视程度日益提高,太阳能作为绿色无污染能源且具有适合长期可持续发展的独有优势受到人们热捧。

我国幅员辽阔,具有丰富的太阳能资源,提高太阳能的利用率,可为我国经济的可持续发展提供强有力的动力支援。

当前,如何提高太阳能的接收效率成为研发的重点。

1太阳能光伏自动跟踪系统的定义和特征根据太阳能光伏自动跟踪系统基本功能,其定义如下:指在太阳有效光照时间内,能使太阳光线始终垂直照射到太阳能光伏组件的阵列面上,使光伏组件在有效光照时间内都能最大限度地获取太阳能的装置系统。

该系统的最主要部分通常由控制部件和转动调级部件组成。

控制部件的作用是将太阳即时位置坐标参数直接或间接输出给转动调级部件。

转动调级部件的主要作用是将控制部件给出的信号经过调级处理或分解后用于驱动光伏组件的阵列面始终与太阳光线垂直。

2太阳能光伏自动跟踪系统的控制类型当前的太阳能光伏自动跟踪系统的控制类型还是比较单一的,根据跟踪的原理的差异性,主要有2种跟踪方式,一种是被动跟踪,即按依据论太阳运动轨迹的跟踪,另外一种是主动跟踪,即采用的光电感应的跟踪方式。

太阳运动轨迹跟踪方式对于太阳运动的跟踪,是依据天文算法计算出太阳能光伏系统所在位置任意时刻的太阳高度角和方位角,然后根据系统自身的几何特征,计算出该时刻的跟踪角度。

太阳能跟踪系统开题报告

太阳能跟踪系统开题报告

开题报告题目:太阳能自动跟踪系统设计目录1.设计背景 (3)1.1背景 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3.主要技术指标: (3)2.设计原理 (4)3.设计方案 (4)3.1光电转换器与光电转换电路 (4)3.2 AT89C51单片机 (6)3.3电源 (6)3.4步进电动机 (7)4.预期成果 (8)1.设计背景1.1背景太阳能作为一种清洁无污染的新能源,开发前景十分广阔。

然而由于太阳存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点,这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。

目前很多太阳能电池板阵列基本都是固定的,不能充分利用太阳能资源,发电效率低下。

而据测试,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,是使太阳能电池板随时正对太阳,集能器的主光轴始终与太阳光线相平行的动力装置,能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

太阳能跟踪系统的主要应用领域:(1)光伏领域的平板光伏发电和500倍以下的CPV系统;(2)光热领域的抛物面跟踪(如太阳灶、高温太阳能采暖、太阳能热化工等);(3)太阳能槽式集热;(4)太阳能塔式热电等。

1.2国内外研究现状在太阳能跟踪方面,我国在1997年研制了单轴太阳跟踪器,完成了东西方向的自动跟踪,而南北方向则通过手动调节,提高了接收器的接收效率。

1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器,并在太阳能面板上装有集中阳光的透镜,这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量,使效率进一步提高。

2002年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置,该装置利用控制电机完成跟踪,采用铝型材框架结构,结构紧凑,重量轻,大大拓宽了跟踪器的应用领域。

目前,太阳追踪系统中实现追踪太阳的方法很多,但是不外乎采用如下两种方式:一种是光电追踪方式,另一种是根据视日运动轨迹追踪;前者是闭环的随机系统,后者是开环的程控系统。

太阳能自动跟踪发电控制系统开发与设计

太阳能自动跟踪发电控制系统开发与设计

太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计摘要:当前,由于技术条件限制,光伏发电的转换效率很低,严重制约了太阳能发电的发展与普及,因此,在现有条件下,寻求一种实用的方式去提高太阳能的发电效率是非常必要的。

实践证明,太阳能的发电效率和太阳能电池板与太阳光线的角度有很大关系,太阳能发电中,太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直能在很大程度上提高太阳能的发电效率。

本文针对如何提高太阳能发电效率的问题,提出了采用自动跟踪的方法,让自动跟踪系统对太阳的运动轨迹作出实时判断,从而使太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直,提高光伏转换效率。

关键词:太阳能;自动跟踪;发电控制系统;开发与设计中图分类号:tk511 文献标识码:a 文章编号:1.引言地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发利用,不存在运输问题。

同时,太阳能也是一种洁净的能源,在开发和利用时,不会产生废渣、废水、废气,也没有噪音,更不会影响生态平衡。

但是,太阳能的利用有它的缺点:一是能流密度较低,日照较好的,地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。

往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求,从而使装置地面积大,用料多,成本增加。

二是受大气影响较大,给使用带来不少困难。

本文设计一种基于gps定位及太阳方位计算的的太阳自动跟踪装置,该装置能自动跟踪太阳的运动,保证太阳能设备的能量转换部分所在平面始终与太阳光线垂直,提高设备的能量利用率。

与此同时加以风力发电机辅助发电给蓄电池充电,进而在夜间给路灯提供电源。

2 太阳能自动跟踪系统硬件设计2.1 太阳能自动跟踪系统的机械构成及工作原理太阳能自动跟踪系统的机械结构由太阳能电池板、减速电机、齿轮传动机构、基座等构成。

基座主要支撑和固定太阳能自动跟踪器。

当太阳照射角度发生变化时,垂直方向(y)和水平方向(x)的减速电机就会相应的通电转动,通过齿轮机构传动使太阳能电池板始终与太阳光线垂直,即获取到最大的太阳光照能量。

整个装置由机械部分和控制部分组成。

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。

太阳能跟踪器工作原理

太阳能跟踪器工作原理

太阳能跟踪器工作原理太阳能跟踪器是一种能够自动追踪太阳轨迹并调整太阳能电池板角度的装置,以最大程度地捕捉太阳辐射能。

其工作原理基于太阳在天空中的运动和特定的控制系统。

本文将介绍太阳能跟踪器的工作原理以及它如何提高太阳能电池板的效率。

1. 光照传感器太阳能跟踪器通常配备有光照传感器,用于检测太阳光的方向。

光照传感器能够感知光线的强度和方向,从而确定太阳的位置。

这些传感器将光线信息传输给控制系统,以便调整太阳能电池板的角度。

2. 水平轴和垂直轴跟踪太阳能跟踪器一般采用水平轴和垂直轴跟踪的方式。

水平轴跟踪器使太阳能电池板能够在水平方向上追踪太阳的运动。

它通过驱动太阳能电池板绕水平轴旋转,保持面板始终面向太阳。

垂直轴跟踪器则用于使太阳能电池板在垂直方向上跟踪太阳。

这样,太阳能电池板可以在一天中的不同时间段都保持与太阳光的垂直角度,最大限度地吸收太阳能。

3. 控制系统太阳能跟踪器的控制系统是实现跟踪功能的核心。

该系统接收来自光照传感器的太阳位置信息,并将其转化为驱动水平轴和垂直轴的信号。

控制系统根据设定的跟踪算法计算出所需的转动角度,然后通过驱动装置控制太阳能电池板的角度调整。

4. 跟踪算法跟踪算法的选择对太阳能跟踪器的性能至关重要。

常见的跟踪算法包括日出日落算法、单轴反射式算法和双轴反射式算法。

日出日落算法基于太阳的升起和落下时间进行跟踪,适用于简单的固定角度跟踪。

单轴反射式算法通过追踪太阳在水平方向上的位置来调整太阳能电池板的角度。

双轴反射式算法结合了水平和垂直方向上的跟踪,能够更精确地调整太阳能电池板的角度。

5. 提高效率太阳能跟踪器的主要目的是提高太阳能电池板的效率。

通过跟踪太阳的运动,太阳能电池板能够一直保持与太阳光垂直的角度,最大限度地吸收太阳能。

相比固定角度安装的太阳能电池板,使用太阳能跟踪器可以增加电池板的能量产生量。

根据不同地区和季节的太阳高度角变化,太阳能跟踪器可以调整电池板的角度以实现最佳效果。

太阳能发电自动跟踪系统技术方案

太阳能发电自动跟踪系统技术方案

太阳能发电自动跟踪系统技术方案太阳能发电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技术方案。

根据太阳的位置变化,自动跟踪系统可以最大程度地使太阳能电池板与太阳光源保持垂直,从而提高太阳能发电效率。

下面是一个关于太阳能发电自动跟踪系统技术方案的详细描述。

1.系统结构太阳能发电自动跟踪系统主要由以下组件组成:太阳能电池板、追踪装置、控制器和电池等设备。

太阳能电池板是核心组件,负责将太阳光转化为电能。

追踪装置通过电机和传感器实现对太阳能电池板角度的调整。

控制器则负责收集太阳位置信息,控制追踪装置的工作,并实时监测太阳能发电系统的工作状态。

2.工作原理太阳能发电自动跟踪系统的工作原理是基于太阳位置的实时计算和反馈控制的。

系统通过安装在太阳能电池板上的传感器,实时监测太阳位置,并将数据传输给控制器。

控制器会根据太阳位置信息,计算出太阳能电池板需要调整的角度,并通过追踪装置调整电池板的角度,使其面向太阳。

3.太阳位置计算太阳位置计算是太阳能发电自动跟踪系统的核心算法之一、根据地理位置和时间,可以通过公式计算出太阳高度角和方位角。

高度角表示太阳光线与地平面的夹角,而方位角表示太阳在东西方向上的位置。

利用这些数据,可以精确计算出太阳在天空中的位置。

4.追踪装置追踪装置是太阳能发电自动跟踪系统的核心部件之一、它包括电机和支架,能够根据控制器的指令,调整太阳能电池板的角度。

追踪装置可以分为单轴和双轴两种类型。

单轴追踪装置只能实现水平角度的调整,而双轴追踪装置还可以调整垂直角度。

5.控制器控制器是太阳能发电自动跟踪系统的关键组件之一、它负责收集太阳位置数据,并根据算法计算太阳能电池板需要调整的角度。

控制器还可以监测系统的工作状态,并根据环境条件进行智能调节,例如在阴天或夜间停止跟踪,以节省能源。

6.电池电池是太阳能发电自动跟踪系统的能量储存装置。

太阳能发电系统不仅可以随着太阳位置的变化而调整电池板的角度,同时也可以将多余的电能储存到电池中,以备不时之需。

太阳光自动跟踪系统课程设计

太阳光自动跟踪系统课程设计

太阳光自动跟踪系统课程设计太阳光自动跟踪系统,听起来是不是有点高大上?其实说白了,就是一个能自动跟着太阳转的设备,简单点说,就是“阳光大追踪”。

你是不是已经想象到那个阳光照射下来,跟着阳光走,一直不离不弃的场景了?其实这就是太阳能发电的一个重要环节,咱们把它搞得聪明一点,让它自己动起来,追着太阳走,这样能更好地吸收阳光,提高发电效率。

不信?你往下看,保证让你眼前一亮。

咱得知道,太阳能发电要靠阳光。

你想呀,太阳一出来,咱们就等着吸收它的能量,但光照强度不同的时候,怎么能最有效地利用太阳能呢?这时候,咱们就得用太阳光自动跟踪系统了。

这个系统呢,通俗点说,就是给光伏电池板装上一双“眼睛”,让它能看到太阳,然后根据太阳的位置,自动调整角度。

就像咱们平常看电影的时候,电视遥控器能调节角度一样,太阳光自动跟踪系统就能调整光伏板的方向,使其始终对准太阳,保证最大限度地吸收太阳能。

你要是问,为什么不直接让太阳能板朝一个固定的方向就行了呢?唉,这问题可难不倒我。

因为太阳从早到晚的路径是不一样的。

早上从升起,下午落到西方,你要是把光伏板固定不动,太阳照射的角度就会一直变化,结果呢,电池板吸收的太阳能就不够多,效率也就大打折扣了。

对吧?就像你一整天都对着太阳背面站,怎么可能晒到好太阳?不过,太阳光自动跟踪系统就不同了,它能通过一系列巧妙的装置,全天候调节板子的角度,始终保持最优的光照位置。

这一切的核心其实就是那些传感器。

别看它们个头不大,作用可不小。

它们会感应太阳的位置,然后通过控制系统计算出光伏板应该转到什么角度。

然后,电机一启动,板子就开始转动,跟着太阳跑。

这过程啊,看着真是简单,实际操作起来,可是有一套复杂的技术在里面。

你想想,传感器得精确,电机得有劲,还得考虑到各种环境因素,比如风速、温度啥的。

这就像是在和太阳斗智斗勇,你追我赶,谁也不愿意掉队。

其实你仔细想想,太阳光自动跟踪系统就像是一个忠实的小跟班。

它总是默默地执行着它的任务,似乎没什么大不了的,但它的努力却决定了电池板的吸收效率。

《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文

《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、引言随着科技的进步和人类对可再生能源需求的日益增长,太阳能作为清洁、可再生的能源受到了广泛关注。

太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备,其效率的提高对于推动绿色能源发展具有重要意义。

追日自动跟踪系统作为一种能够提高太阳能电池板光电转换效率的技术,近年来得到了广泛的研究和应用。

本文旨在研究太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其应用,以期为太阳能利用技术的发展提供理论支持和实践指导。

二、追日自动跟踪系统的基本原理追日自动跟踪系统基于太阳能电池板对太阳辐射的响应,通过传感器和控制系统实现自动跟踪太阳的运动轨迹,以达到最大化光电转换效率的目的。

系统主要包括以下几个部分:太阳位置传感器、控制单元、驱动单元和太阳能电池板。

太阳位置传感器负责实时监测太阳的位置,将太阳的位置信息传递给控制单元。

控制单元根据太阳的位置信息,结合预设的算法,计算出太阳能电池板需要调整的角度,并发出控制信号给驱动单元。

驱动单元根据控制信号驱动太阳能电池板进行相应的旋转和调整,使其始终保持最佳的光照角度。

三、追日自动跟踪系统的设计1. 硬件设计:追日自动跟踪系统的硬件设计主要包括传感器、电机和控制电路等部分。

传感器负责监测太阳的位置和环境光强等信息;电机用于驱动太阳能电池板的旋转和调整;控制电路则负责将传感器信号转换为控制信号,驱动电机进行相应的动作。

2. 软件设计:软件设计是追日自动跟踪系统的核心部分,主要包括控制算法和控制系统软件等。

控制算法负责根据太阳的位置信息和预设的规则,计算出太阳能电池板需要调整的角度;控制系统软件则负责将控制算法的输出转换为电机驱动信号,实现对太阳能电池板的精确控制。

四、追日自动跟踪系统的应用追日自动跟踪系统在提高太阳能电池板光电转换效率方面具有显著的优势。

通过实时监测太阳的位置,并调整太阳能电池板的姿态,使太阳能电池板始终保持最佳的光照角度,从而提高其光电转换效率。

太阳能自动跟踪系统的设计

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。

《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文

《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,其利用和开发受到了广泛关注。

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。

本文将着重研究太阳能电池板追日自动跟踪系统,探讨其原理、优势及其在太阳能利用中的应用。

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是一种利用传感器和控制系统,使太阳能电池板能够根据太阳的运动轨迹进行自动调整的系统。

该系统通过传感器实时检测太阳的位置,然后通过控制系统驱动电机,使电池板面向太阳,从而提高太阳能的利用率。

三、追日自动跟踪系统的优势1. 提高太阳能利用率:通过自动跟踪太阳的运动轨迹,太阳能电池板能够始终保持最佳的角度接收太阳光,从而提高太阳能的利用率。

2. 增加发电量:由于电池板能够实时调整角度,使得其在一天中能够接收更多的太阳光,从而增加发电量。

3. 延长电池板使用寿命:自动跟踪系统能够减少因阴影、灰尘等因素导致的电池板效率降低的问题,从而延长电池板的使用寿命。

四、追日自动跟踪系统的实现方式目前,追日自动跟踪系统主要有单轴和双轴两种实现方式。

1. 单轴追日自动跟踪系统:该系统只有一个旋转轴,只能进行单方向的旋转。

通过在东、西两个方向上进行旋转,使电池板始终面向太阳。

这种实现方式相对简单,成本较低。

2. 双轴追日自动跟踪系统:该系统具有两个旋转轴,能够在水平和垂直两个方向上进行旋转。

通过精确控制两个轴的旋转,使电池板能够精确地跟踪太阳的运动轨迹。

这种实现方式虽然成本较高,但能够提高太阳能的利用率和发电量。

五、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已广泛应用于太阳能电站、光伏发电站、太阳能热水器等领域。

在太阳能电站中,通过使用追日自动跟踪系统,可以提高发电量,降低发电成本,提高经济效益。

在光伏发电站和太阳能热水器中,通过使用追日自动跟踪系统,可以提高设备的性能和寿命,降低维护成本。

大学毕业设计论文 太阳能 自动跟踪 系统设计

大学毕业设计论文 太阳能 自动跟踪 系统设计

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,这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。

太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。

本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。

第一,机械部分设计:机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。

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带动小齿轮1转动,小齿轮带动大齿轮和主轴转动,实现水平方向跟踪;同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2,小齿轮2带动齿圈和太阳能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:主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。

系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。

传感器采用光敏电阻,将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。

当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时,通过运放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;光敏电阻;单片机;步进电机AbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on.These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.First, the mechanical part is designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Second, control system part is designed.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords Solar energy Tracking Photosensitive resistance SCM Stepping motor目录1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题背景 (1)1.2.1能源现状及发展 (1)1.2.2我国太阳能资源 (1)1.2.3目前太阳能的开发和利用 (2)1.2.4太阳能的特点 (2)1.3课题研究的目的 (2)1.4研究课题的意义 (2)1.4.1新环保能源 (2)1.4.2提高太阳能的利用率 (3)1.5太阳能利用的国内外发展现状 (3)1.6太阳追踪系统的国内外研究现状 (4)1.7论文的研究内容 (5)1.8论文结构 (5)2太阳能自动跟踪系统总体设计 (5)2.1太阳运行的规律 (5)2.2跟踪器机械执行部分比较选择 (6)2.2.1立柱转动式跟踪器 (6)2.2.2陀螺仪式跟踪器 (7)2.2.3齿圈转动式跟踪器 (7)2.2.4本课题的机械设计方案 (8)2.3跟踪方案的比较选择 (8)2.3.1视日运动轨迹跟踪 (9)2.3.2光电跟踪 (9)2.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合 (11)2.3.4本设计的跟踪方案 (12)3机械设计部分 (13)3.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案 (13)3.2第一齿轮转动计算 (13)3.2.1材料选择 (13)3.2.2尺寸计算 (13)3.2.3校核计算 (14)3.2.4齿根弯曲疲劳强度验算 (15)3.3第二齿轮转动计算 (17)3.3.1材料选择 (17)3.3.2尺寸计算 (17)3.3.3校核计算 (17)3.3.4齿根弯曲疲劳强度验算 (19)3.4轴瓦校核计算 (20)3.4.1大轴瓦校核计算 (20)3.4.2小轴瓦校核计算 (22)3.5键联接计算 (24)3.5.1主轴与大齿轮的键联接 (24)3.5.2小轴与齿圈的键联接 (25)3.5.3步进电机1输出轴与小齿轮1的联接 (25)3.5.4步进电机2输出轴与小齿轮2的联接 (25)3.6抗风性分析 (26)3.6.1底座上螺钉校核 (26)3.6.2轴校核 (26)4自动跟踪系统设计 (27)4.1系统总体结构 (27)4.2光电转换器 (28)4.2.1光电转换电路 (28)4.3单片机及其外围电路 (29)4.3.1 AT89C51单片机 (29)4.3.2外围电路 (31)4.4步进电动机及驱动电路 (32)4.4.1步进电动机介绍 (32)4.4.2步进电机的主要特性 (32)4.4.3步进电机的选择 (33)4.4.4驱动电路 (34)4.5系统的实现 (35)4.5.1光敏电阻光强比较法 (35)4.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程 (36)4.5.3系统的流程图 (37)5结论 (39)5.1结论 (39)5.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 (43)附录2 (50)1绪论1.1课题来源模拟生产实际课题:太阳能自动跟踪系统设计。

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究一、引言近年来,随着全球对清洁能源需求的不断增加,太阳能作为一种绿色环保的能源形式,受到了广泛的关注和研究。

太阳能光伏系统的效率取决于太阳光的照射角度,而太阳能跟踪系统能够实时调整太阳能电池板的位置,以最佳角度接收太阳光,从而提高能源转化效率。

因此,对太阳能双轴自动跟踪系统的设计与研究具有重要意义。

二、太阳能双轴自动跟踪系统的工作原理太阳能双轴自动跟踪系统主要由光敏电阻、控制电路、电机、轴承和太阳能电池板等组成。

光敏电阻用于实时感知光照强度,然后通过控制电路对电机进行驱动,使太阳能电池板跟随太阳的运动。

该系统的工作原理如下:1. 光敏电阻感知:将光敏电阻安装在太阳能电池板的一侧,用于感知光照的强度。

电阻的电阻值与光照强度呈反比关系,因此可以通过电阻值来判断光照的强弱。

2. 控制电路驱动:利用控制电路对电机进行驱动,实现太阳能电池板的双轴自动跟踪。

控制电路根据光敏电阻感知到的电阻值来判断光照的强弱,并根据一定的算法计算出电机驱动的方向和速度,以实现太阳能电池板的准确跟随。

3. 电机驱动:太阳能双轴自动跟踪系统采用两个电机,分别用于水平轴和垂直轴的驱动。

电机通过与控制电路的配合,实现太阳能电池板的水平和垂直方向的旋转,使其能够跟随太阳的运动轨迹,并保持最佳接收太阳光的角度。

4. 轴承:太阳能电池板通过轴承连接到电机,以实现旋转。

轴承设计应具有较高的承载能力和较小的摩擦阻力,确保太阳能电池板的平稳运转。

三、太阳能双轴自动跟踪系统的设计要点1. 光敏电阻的选择:选择感光度高、响应速度快、稳定性好的光敏电阻,以确保系统能够准确感知光照强度变化。

2. 控制电路的设计:控制电路要能够准确判断光敏电阻感知到的光照强度,根据一定的算法计算出电机驱动的参数,并能够稳定、准确地驱动电机。

3. 电机的选用:选择符合系统需求的电机,应考虑电机的转速、转矩和功率等参数,并能够与控制电路进行良好的配合。

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1.绪论1.1课题背景由于现今高科技环境下,能源是促进经济发达和社会进步的原动力。

从工业革命以来,人类所使用的主要能源为石化能源,然而其蕴藏量有限,大量使用造成全球环境生态和气候产生莫大的变化,同时大气中的温室气体浓度大幅提高,造成气温逐渐升高、海平面上升等温室效应的现象,威胁了我们生存的环境。

因此在环保意识抬头的今日,积极开发低污染及低危险性能源乃为迫切的需要。

虽然在可预见的将来,煤炭,石油,天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重,但是人们对核能及太阳能,风能,地热能,水力能,生物能等可持续能源资源的利用日益重视,在整个能源消耗中所占的比例正在显著的提高。

据统计,20世纪90年代,全球煤炭和石油的发电量每年增长1%,而太阳能发电每年增长达20%,风力发电的年增长率更是高达26%。

预计在未来,可持续能源将与矿物燃料相抗衡,从而结束矿物燃料一统天下的局面。

相对日益枯竭的化石能源来说,太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。

1.1.1我国太阳能资源我国幅员广大,有着十分丰富的太阳能资源。

我国的国土跨度从南到北、自西至东,距离都在5000km以上,总面积达960×10 km2,占世界总面积的7%,居世界第三位。

据估算,我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为50×10kJ,全国各地太阳年辐射总量达335~837KJ/cm2A,中值为586KJ/cm2A。

从全国太阳年辐射总量的分布来看,西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大,那里平均海拔高度在4000m以上,大气层薄而清洁,透明度好,纬度低,日照时间长。

例如,被人们称为“日光城”的拉萨市,1961年至1970年的平均值,年平均日照时间为3005.7h,相对日照为68%,年平均晴天为108.5天,阴天为98.8天,年平均云量为4.8,太阳总辐射为816KJ/cm2A,比全国其它省区和同纬度的地区都高。

全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小,其中尤以四川盆地为最,那里雨多、雾多,晴天较少。

例如素有“雾都”之称的成都市,年平均日照时数仅为1152.2h,相对日照为26%,年平均晴天为24.7天,阴天达244.6天,年平均云量高达8.4。

其它地区的太阳年辐射总量居中。

所以充分开发利用太阳能对于我国的发展有着重要的现实意义和战略意义。

1.1.2太阳能的优点太阳能作为一种新能源,它与常规能源相比有三大优点:(1)它是人类可以利用的最丰富的能源,据估计,在过去漫长的11亿年中,太阳消耗了它本身能量的2%,可以说是取之不尽,用之不竭。

(2)在地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发利用,不存在运输问题,尤其对交通不发达的农村,海岛和边远地区更具有利用的价值。

(3)太阳能是一种清洁无污染的能源,在开发利用时,不会产生废渣,废水,废气,不会影响生态平衡。

1.2 太阳能跟踪系统的研究意义长期以来,世界能源主要依靠石油和煤炭等矿物燃料,而这些矿物作为一次性不可再生资源,储量有限,而且燃烧时产生大量的二氧化碳,造成地球气温升高,生态环境恶化。

据国际能源机构预测,人类正面临矿物燃料枯竭的严重威胁。

这种全球性的能源危机,迫使各国政府投入大量的人力和财力,研究和开发新能源,如太阳能等。

能源危机,环境保护成为当今世界关注的热点问题。

据联合国环境规划署资料,目前矿物燃料提供了世界商业能源的95%,且其使用在世界范围内以每10年20%的速度增长。

这些燃料的燃烧构成改变气候的温室气体的最大排放源,按照可持续发展的目标模式,决不能单靠消耗矿物原料来维持日益增长的能源需求。

因此越来越多的国家都在致力于对可再生能源的深度开发和广泛利用。

其中具有独特优势的太阳能开发前景广阔。

日本经济企划厅和三泽公司合作研究认为,到2030年,世界电力生产的一半将依靠太阳能。

基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为全球的一个“人类面临的最大威胁”的严重问题,本课题的目的是为了更充分的利用太阳能、提高太阳能的利用率,而进行太阳追踪系统的开发研究,这对我们面临的能源问题有重大的意义。

同时太阳能又是一种无污染的清洁能源,加强太阳能的开发,对节约能源、保护环境也有重大的意义。

太阳能既是一次能源,又是可再生能源。

它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。

作为能源消耗大国,如何提高对太阳能利用率是解决能源危机的可行方法之一。

设计一个对太阳实现全天候跟踪系统,是提高太阳能利用率根本方法。

科技以人为本,是为人类服务的,本人设计的太阳能全天候跟踪系统充分的体现了该特点,体现出人类与环境的和平相处,解决能源危机,造福于人类和社会,所以太阳能全天候跟踪系统是值得研究和实际运用的。

本课题的研究成功,对创建能源节约型,环境友好型社会具有较大的意义,也有较好的市场发展前景。

1.3 太阳能利用的方法目前, 光伏发电技术是太阳能利用的主要手段之一, 但该技术所使用的能量转换设备昂贵,转换效率相对偏低, 种种不足制约着其发展。

而且,太阳能自身也存在着的间歇性、光照方向和强度随时间不断变化等问题, 这对太阳能的收集和利用也提出了更高的要求,而很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的, 所以对太阳能资源的利用很不充分, 发电效率低下。

因此, 在没有出现高效的光伏电池材料之前, 研制具有实用价值的低成本太阳聚光器及自动跟踪系统, 是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。

本篇论文中我们所设计的是太阳能自动跟踪装置,目的是使太阳能电池板始终保持与太阳光垂直,保持最大的转换效率。

它是一种新型的基于单片机的太阳光自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向,结构简单、成本低,而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置,不必人工干预,特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况,有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。

1.4 太阳能利用的国内外发展现状日本是世界上太阳能开发利用第一大国,也是太阳能应用技术强国。

日本太阳热能的利用,从1979年第二次石油危机后开始,1990年进入普及高峰。

太阳能技术日益创新,能量转换率不断提高,成本也是新能源中最低的。

日本将太阳能的利用分为太阳光能和热能两种。

太阳光能发电,是利用半导体硅等将光转化为电能。

从2000年起,日本太阳能发电量一直居世界首位,2003年太阳能发电装机容量约为86万千瓦,占世界太阳能发电装机容量的49.1%,并计划到2010年达到482万千瓦,增加约6倍。

德国对太阳能资源的利用可追溯到20世纪70年代,现在德国已经在太阳能系统的开发、生产、规划和安装等方面积累了大量经验,发明了一系列高效的太阳能系统。

1990年德国政府推出了“一千屋顶计划”,至1997年已完成近万套屋顶系统,每套容量1~5千瓦,累计安装量已达3.3万千瓦。

根据德国联邦太阳能经济协会的数字,在过去的几年中,德国太阳能相关产品的产量增加了5倍,增速比其他国家平均水平高出一倍。

另据德新社报道,全球最大的太阳能发电厂已在德国南部巴伐利亚州正式投入运营。

这家太阳能发电厂投资7000万欧元,占地77万平方米,发电总容量达12兆瓦,能为3500多个家庭供电。

截至2005年年底,德国共有670万平方米的屋顶铺设了太阳能集热器,每年可生产4700兆瓦的热量。

已用4%的德国家庭利用了清洁环保、用之不竭的太阳能,估计每年可节约2.7亿升取暖用油。

目前,美国太阳能光伏发电已经形成了从多晶硅材料提纯、光伏电池生产到发电系统制造比较完备的生产体系。

2005年,美国光伏发电总容量达到100万千瓦,排在日本和德国之后,居世界第3位。

为了降低太阳能光伏发电系统的生产成本,美国政府最近制定了阳光计划,大幅度增加了光伏发电的财政投入,加快多晶硅和薄膜半导体材料的研发,提高太阳能光伏电池的光电转化效率。

目前,美国正在新建几座新的太阳能电站。

预计到2015年,美国光伏发电成本将从现在的21~40美分/千瓦时降到6美分/千瓦时,届时,太阳能光伏发电技术的竞争力将会大大增强。

太阳能在能源发展中占有相当的优势,据美国博士对世界一次能源替代趋势的研究结果表明,到2050年后,核能将占第一位,太阳能占第二位,21世纪末,太阳能将取代核能占第一位,很多国家对太阳能的利用加强了重视。

意大利1998年开始实行“全国太阳能屋顶计划”,将于2002年完成,总投入5500亿里拉,总容量达5万千瓦。

印度也于1997年12月宣布,将在2002年前推广150万套太阳能屋顶系统。

法国已经批准了代号为“太阳神2006”的太阳能利用计划,按照该计划,每年将投入3000万法郎资金,到2006年,法国每年安装太阳能热水器的用户达2万家。

我国由建设部制定的《建筑节能“九五”计划和2010 年规则》中已将太阳能热水系统列入成果推广项目。

目前我国太阳能热水器的推广普及十分迅速,1997年销售面积近300万平方米,数量居世界首位。

全国从事太阳能热水器研制、生产、销售和安装的企业达1000余家,年产值20亿元。

根据我国1996~2020年太阳能光电PV(光伏发电)发展计划,在2000年和2020年的太阳能光电总容量将分别达到6.6万千瓦和30万千瓦。

在联网阳光电站建设方面,计划2020年前建成5座MW级阳光电站。

由国家投资1700万元修建的西藏第三座太阳能电站——安多光伏电站,总装机容量100千瓦,于1998年12月建成发电。

这也是世界海拔最高、中国装机容量最大的太阳能电站。

总之,大力发展太阳能利用技术,使节约能源和保护环境的重要途径。

1.5 太阳追踪系统的国内外研究现状在太阳能跟踪方面,我国在1997年研制了单轴太阳跟踪器,完成了东西方向的自动跟踪,而南北方向则通过手动调节,接收器的接收效率提高了。

1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器,并在太阳能面板上装有集中阳光的透镜,这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量,使效率进一步提高。

2002年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置,该装置利用控制电机完成跟踪,采用铝型材框架结构,结构紧凑,重量轻,大大拓宽了跟踪器的应用领域。

在国内近年来有不少专家学者也相继开展了这方面的研究,1992年推出了太阳灶自动跟踪系统,1994年《太阳能》杂志介绍的单轴液压自动跟踪器,完成了单向跟踪。

目前,太阳追踪系统中实现追踪太阳的方法很多,但是不外乎采用如下两种方式:一种是光电追踪方式,另一种是根据视日运动轨迹追踪;前者是闭环的随机系统,后者是开环的程控系统。

1.6 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,这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。

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