2023.04.15太陽自動跟蹤系統(tǒng)的研究與設(shè)計

1、河北北方學(xué)院畢業(yè)論文題 目： 太陽能電池逆變電源與陽光追蹤系統(tǒng) 姓名： 張叢叢 院系部：河北北方學(xué)院專 業(yè)：信息工程年 級：2007級學(xué) 號： 20071940246 指導(dǎo)教師： 周希偉開題時間： 2010年10月1日河北北方學(xué)院教務(wù)處制二零零一年五月太陽能電池逆變電源與陽光追蹤系統(tǒng)河北北方學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文學(xué)生姓名：張叢叢指導(dǎo)教師：周希偉專 業(yè)：信息工程學(xué)科門類：工學(xué)河北北方學(xué)院 二零一一年五月The solar cell anti changes power supply and sunlight to track systemA Thesis Submitted to Hebeibeifa

2、ngxueyuan University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Bachelo ByZhang CongcongSupervised by Prof.Zhou XiweiMajor: Information engineeringCollegeMAY,2023 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc292231615摘要 PAGEREF _Toc292231615 h - 1 -HYPERLINK l _Toc292231616第一章緒論 PAGEREF _Toc2922

3、31616 h - 2 -HYPERLINK l _Toc2922316171.1研究背景、意義等 PAGEREF _Toc292231617 h - 2 -HYPERLINK l _Toc292231618課題研究背景 PAGEREF _Toc292231618 h - 2 -HYPERLINK l _Toc292231619國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc292231619 h - 3 -HYPERLINK l _Toc292231620研究的目的與意義 PAGEREF _Toc292231620 h - 3 -HYPERLINK l _Toc2922316211.2 論文的主要研

4、究內(nèi)容 PAGEREF _Toc292231621 h - 4 -HYPERLINK l _Toc2922316221.3 論文結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc292231622 h - 5 -HYPERLINK l _Toc292231623第二章太陽能電池逆變電源與陽光追蹤系統(tǒng)總體設(shè)計 PAGEREF _Toc292231623 h - 6 -HYPERLINK l _Toc2922316242.1 系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc292231624 h - 6 -HYPERLINK l _Toc2922316252.2 系統(tǒng)總體技術(shù)方案 PAGEREF _Toc292231625 h

5、 - 6 -HYPERLINK l _Toc2922316262.3 系統(tǒng)開發(fā)流程 PAGEREF _Toc292231626 h - 7 -HYPERLINK l _Toc292231627第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc292231627 h - 9 -HYPERLINK l _Toc2922316283.1 概述 PAGEREF _Toc292231628 h - 9 -HYPERLINK l _Toc2922316293.2 電源 PAGEREF _Toc292231629 h - 9 -HYPERLINK l _Toc2922316303.3 單片機 PAGEREF _T

6、oc292231630 h - 10 -HYPERLINK l _Toc2922316313.3.1 STC89LE516AD單片機的特性 PAGEREF _Toc292231631 h - 10 -HYPERLINK l _Toc292231632單片機外部接口 PAGEREF _Toc292231632 h - 11 -HYPERLINK l _Toc2922316333.4 電機控制局部 PAGEREF _Toc292231633 h - 11 -HYPERLINK l _Toc2922316343.5 GPS電路 PAGEREF _Toc292231634 h - 13 -HYPERL

7、INK l _Toc2922316353.6 角度傳感器 PAGEREF _Toc292231635 h - 13 -HYPERLINK l _Toc292231636第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc292231636 h - 15 -HYPERLINK l _Toc2922316374.1鉛酸蓄電池充放電控制與狀態(tài)檢測 PAGEREF _Toc292231637 h - 17 -HYPERLINK l _Toc2922316384.2太陽角度追蹤模塊 PAGEREF _Toc292231638 h - 19 -HYPERLINK l _Toc2922316394.3控制模塊 PA

8、GEREF _Toc292231639 h - 21 -HYPERLINK l _Toc292231640第五章結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc292231640 h - 23 -HYPERLINK l _Toc292231641致謝 PAGEREF _Toc292231641 h - 24 -HYPERLINK l _Toc292231642參考文獻 PAGEREF _Toc292231642 h - 25 -摘 要以常規(guī)能源為根底的能源結(jié)構(gòu)隨著資源的不斷耗用將愈來愈不適應(yīng)可持續(xù)開展的需要，加速開發(fā)利用以太陽能為主體的可再生能源己成為人們的共識。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以直接將太陽光能轉(zhuǎn)換為高品位

9、能源電能。由于太陽在天空中的位置是不斷變化的，為此本文采用了自動跟蹤系統(tǒng)，介紹了目前國內(nèi)太陽跟蹤器的開展現(xiàn)狀，各類跟蹤器的性能特點。對目前跟蹤器存在的問題進行了分析，提出了通過單片機控制步進電機的太陽跟蹤平臺的系列方案。采用以單片機為核心的機電一體化技術(shù)，實現(xiàn)太陽能電池板方位角和俯仰角穩(wěn)定的自動追蹤，為大型太陽能發(fā)電站的電池板指向控制研究提供一種驗證手段。關(guān)鍵詞：單片機 電機 太陽能板 鉛酸蓄電池逆變電源 陽光追蹤第一章 緒論1.1研究背景、意義等課題研究背景(1)能源是人類社會賴以生存和開展的根底。隨著人類開展速度加快，社會現(xiàn)代化、能源化的進步，人類對能源的消耗量和需求量越來越大，對能源的開

10、采也越來越猛，不僅造成了世界范圍的能源危機，而且還造成了一系列的環(huán)境問題。而能源、環(huán)境危機直接影響人類的開展延續(xù)，因而我們應(yīng)該找到可以取而代之的大規(guī)模綠色能源。(2)太陽能具有普遍性、永久性、清潔性、經(jīng)濟性等獨特優(yōu)勢，因而正在興起的“太陽經(jīng)濟將成為未來全球能源的主流，在我國的經(jīng)濟文化建設(shè)中，太陽能也將起到越來越重要的作用。但是，目前對太陽能的應(yīng)用由于本錢和技術(shù)的原因，大多數(shù)還局限于專業(yè)要求及精度高標準的場合，想要到達群眾化的普及還有一定距離，許多技術(shù)人員也正在著力研究解決太陽能電池的高效、廉價、穩(wěn)定、大容量等問題。而且，香港大學(xué)建筑系的KPcheung和scMHui教授研究了太陽光照角度與太陽

11、能接收率的關(guān)系，理論分析說明:太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37.7%，精確的跟蹤太陽可使接收器的熱接收率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領(lǐng)域。因此，本文研究了關(guān)于如何充分高效利用太陽能的方法，希望在所有能接收到陽光的地方都能充分利用這一能源。(3)近幾年來，我國太陽能電池技術(shù)開展的很快，2023年我國太陽能熱水器年產(chǎn)量已到達4200萬平方米，年增長速度到達35.4%；太陽能熱水器年產(chǎn)值到達578.5億元，增長了34.5%。2000年我國太陽能熱水器的出口額為640萬美元，2023年達1.3億美元，2023年，太陽能熱水器出口貿(mào)易盡管受金融危機的影響，仍實

12、現(xiàn)增長70%，到達3億多美元。目前，太陽能熱水器已經(jīng)占到國內(nèi)熱水器市場份額的57%，遠遠超過傳統(tǒng)燃氣熱水器和電熱水器的組合。太陽能熱水器全國保有量到達1.45億平方米，太陽能集熱器共覆蓋4000萬家庭約1.5億人口。太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)累計替代常規(guī)能源達2億噸標準煤，碳減排能力達2億噸。 。(4)隨著生活的高質(zhì)量化，人們外出旅游越來越普遍，但是一些必備的充電器之類確實有固定型號的限制，有時忘帶或其他的會給游人造成一定的困擾，因而，我們在野外充電方面做一些論述。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1)太陽能利用的國內(nèi)外開展現(xiàn)狀目前，世界各國都在大力研究新型太陽能電池，提高光電轉(zhuǎn)換率，使太陽能的開發(fā)利用進一步深化。就目前

13、的太陽能裝置而言，如何最大限度的提高太陽能的利用率，仍是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。問題應(yīng)該從兩個方面入手：一是提高太陽能裝置的能量轉(zhuǎn)換率，二是提高太陽能的接收率。前者屬于能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，還有待研究，后者利用現(xiàn)有技術(shù)可以解決，即太陽跟蹤技術(shù)就可以解決這一問題。(2)太陽追蹤系統(tǒng)的開展現(xiàn)狀本課題在前人研究的根底上設(shè)計出一套以單片機為控制核心的根據(jù)天文學(xué)知識由GPS測得當?shù)亟?jīng)緯度，當前時間，地磁偏角，由這些參數(shù)計算太陽高度角和方位角并與俯仰角傳感器和方位角傳感器得到的角度值進行比對，而啟動步進電機來進行的視日運動軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，能夠隨著太陽光照射方向的變化而使太陽能板始終與太陽光線垂直，具體要求為結(jié)構(gòu)簡

14、單、本錢低，不但能在晴天時追蹤太陽，在陰天時也能自動追蹤，這樣就提高了追蹤的精度，而且操作簡單方便。(3)太陽能充電器的開展現(xiàn)狀太陽能充電器是一種新型高科技太陽能系列產(chǎn)品,擁有智能調(diào)節(jié)功能,可以調(diào)節(jié)不同的輸出電壓及電流。可以對不同的充電產(chǎn)品充電，調(diào)節(jié)電壓從3.7 6V范圍內(nèi),可以對MP3，MP4，PDA，數(shù)碼相機， 等產(chǎn)品充電。可用于日常照明與緊急照明，而且體積小，容量高，使用壽命長的優(yōu)點,適用于出差、旅游、長途乘車船、野外作業(yè)等環(huán)境及學(xué)生的備用電源和緊急照明，具有平安保護、兼容性好，大容量、體積小、使用壽命長、性價比高。但是，由于技術(shù)價格等方面的原因至今還沒有普及，我們還應(yīng)該進一步研究，提高

15、其性價比。研究的目的與意義太陽能對于人類是一種取之不盡又能自由公平利用的綠色能源，太陽能的應(yīng)用是21世紀的重大研究課題。我國的太陽能資源豐富，尤其是西部地區(qū)，太陽能的利用對于西部開發(fā)有著現(xiàn)實意義。近幾年來，我國太陽能電池技術(shù)開展的很快，因此提高太陽能的利用率，無論從科技應(yīng)用的角度還是從商業(yè)的角度來說都已成為急需解決的課題。再加上近年來，人們對保護環(huán)境的重要性也有了越來越明確的認識，所以對太陽能的高效利用對保護環(huán)境也有重大意義。還有，太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源，這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求，所以要研究如何提高太陽能的利用率。采用以單片機為核心的機電一體化技術(shù)，

16、實現(xiàn)太陽能電池板方位角和俯仰角穩(wěn)定的自動追蹤，為大型太陽能發(fā)電站的電池板指向控制研究提供一種驗證手段。 研究本課題還可以提升我對所學(xué)理論知識的綜合運用能力，熟悉電子元器件性能，熟練使用常用電子儀表。通過此次研究提高自己對文獻資料的搜索和信息處理能力，使自己更加貼近社會科學(xué)知識。1.2論文的主要研究內(nèi)容本論文所研究的太陽自動追蹤系統(tǒng)是以單片機為控制核心的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)是通過硬件、軟件、機械裝置三局部共同作用的結(jié)果，因此本論文的研究內(nèi)容可以分為三個局部：1.硬件局部可以通過三步實現(xiàn)：選擇芯片以及電路元件、連接電路圖、焊接電路板。電路主要包括下面幾局部：(1)太陽傾角、方位角獲取計算：這局部

17、電路是通過GPS模塊獲取當?shù)亟?jīng)緯度，地磁偏角以及天文時間，得到電池板的俯仰角和方位角的理論值，通過方位角傳感器、雙軸傾角傳感器得到的角度值與理論值進行比擬，傳送給單片機。(2)單片機控制電路：本系統(tǒng)需要控制兩個電機的轉(zhuǎn)動，當單片機獲得角度信號之后作出判斷，然后控制電機的轉(zhuǎn)動，進而控制太陽能電池板的轉(zhuǎn)動。(3)鉛酸蓄電池充放電控制與狀態(tài)檢測：由于系統(tǒng)中要進行蓄電池的充放電，因此需要過放電、過充電等保護電路。(4)輔助電路：復(fù)位電路、振蕩電路等。2.軟件局部程序的編寫：在硬件電路連接的根底上利用C51單片機語言編寫配套軟件，對軟硬件聯(lián)合調(diào)試，直到系統(tǒng)穩(wěn)定運行。3.機械局部也是實現(xiàn)太陽追蹤目的的關(guān)鍵

18、，在軟硬件調(diào)試好了之后，進行機械局部的設(shè)計。機械裝置采用電機驅(qū)動器驅(qū)動電機機構(gòu)，在單片機的控制下實現(xiàn)太陽板每時每刻都正對太陽的功能。1.3 論文結(jié)構(gòu)本論文總體上劃分為五章：第一章緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義，以及國內(nèi)外太陽能的利用現(xiàn)狀、太陽追蹤方式的開展現(xiàn)狀。第二章主要是對太陽自動追蹤系統(tǒng)進行了總體設(shè)計，確定了系統(tǒng)的追蹤方式，以及整個單片機系統(tǒng)的開發(fā)過程。第三章闡述的內(nèi)容是整個系統(tǒng)硬件局部的設(shè)計，重點介紹了各局部電路的元器件特性。第四章詳細介紹了系統(tǒng)程序局部，整個系統(tǒng)程序包括幾個模塊：鉛酸蓄電池充放電控制與狀態(tài)檢測、太陽角度追蹤模塊、控制模塊。在每個模塊的介紹中都以框圖形式說明了各

19、個程序模塊的工作原理。第五章總結(jié)了在本次設(shè)計中得到的成果以及系統(tǒng)的缺乏。第二章 太陽能電池逆變電源與陽光追蹤系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)工作原理目前，太陽追蹤方式很多，比方，有由發(fā)條、變速機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)的太陽追蹤系統(tǒng)，有通過蒸汽壓力來實現(xiàn)追蹤的自動追蹤系統(tǒng)等，通過研究說明這些太陽追蹤系統(tǒng)存在著不少缺點，比方由發(fā)條、變速機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)的太陽追蹤系統(tǒng)追蹤精度不夠，容易出現(xiàn)誤差積累；通過蒸汽壓力來實現(xiàn)追蹤的自動追蹤系統(tǒng)比擬笨重，使用時不方便。我們所研究的太陽自動追蹤系統(tǒng)是基于單片機的自動控制系統(tǒng)，目前來講，基于單片機系統(tǒng)的追蹤方式比擬實用，因為單片機系統(tǒng)具有體積小、造價低、控制靈敏等優(yōu)點。陽光追蹤

20、即太陽角度追蹤，因為它是基于對太陽高度角和太陽方位角的計算而進行追蹤的，在太陽角度追蹤模式下，系統(tǒng)通過GPS模塊獲取地磁偏角，經(jīng)緯度以及天文時間，傳送給單片機，利用這些參數(shù)來計算當時的太陽高度角和太陽方位角應(yīng)該是多少，并與兩個角度傳感器得到的角度進行比對，控制電機的轉(zhuǎn)動。每隔一段時間讀取一次，計算一次太陽角度值，實現(xiàn)陽光的自動追蹤。太陽自動追蹤系統(tǒng)的總體設(shè)計：大體的工作流程是這樣的，開機之后，系統(tǒng)初始化，首先由模擬電子開關(guān)控制GPS傳回信息，進而得到俯仰角傳感器的角度，之后再傳回方位角傳感器的數(shù)據(jù)，單片機得到角度信息之后，發(fā)指令給繼電器，由繼電器調(diào)整控制哪個角度的步進電機與驅(qū)動器連接起來，之后

21、單片機再發(fā)脈沖及轉(zhuǎn)動方向信號給驅(qū)動器，步進電機就會轉(zhuǎn)動起來，這樣就可以控制電池板追隨太陽而轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)陽光追蹤。電池板轉(zhuǎn)動過程中不斷向蓄電池充電，對太陽板及蓄電池的電壓要進行實時監(jiān)測，根據(jù)檢測結(jié)果控制充放電及逆變回路的通斷。2.2系統(tǒng)總體技術(shù)方案系統(tǒng)主要由驅(qū)動控制器和跟蹤器機械構(gòu)件兩局部組成,驅(qū)動控制器完成對太陽位置的檢測;機械構(gòu)件主要完成動力的傳遞和支撐太陽能轉(zhuǎn)換裝置圖1 驅(qū)動控制器硬件總體設(shè)計方案 硬件總體方案如圖1太陽跟蹤與驅(qū)動控制器以單片機 STC89LE516AD為核心建立應(yīng)用系統(tǒng).GPS模塊獲取地磁偏角，經(jīng)緯度以及天文時間，傳給單片機計算理論角度值，方位角傳感器、雙軸傾角傳感器得到實

22、際角度,為跟蹤提供依據(jù),以便陽光跟蹤.當跟蹤裝置轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)值,為了保護設(shè)備同時為第二天跟蹤做好準備,需返回初始位置.此時向單片機系統(tǒng)發(fā)送個脈沖,單片機響應(yīng)此操作,進行中斷處理,跟蹤裝置歸位.2.3系統(tǒng)開發(fā)流程單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)是指用單片機組成應(yīng)用系統(tǒng)從任務(wù)提出到設(shè)計定型、制造調(diào)試、直到使用的整個過程。在單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計中，首先要明確設(shè)計要求，即確定系統(tǒng)的功能指標，然后制定系統(tǒng)方案，最后是方案的實施。圖2.1單片機控制的主要內(nèi)容包含總體設(shè)計、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)及樣機聯(lián)調(diào)等。硬件開發(fā)時要先設(shè)計、繪制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)的各項技術(shù)指標獨立進行軟件設(shè)計；還要根據(jù)所設(shè)計的原理電路，綜合考慮系統(tǒng)的性

23、能和計算要求，合理布置元器件。再進行印刷電路板的設(shè)計、加工，最后將元器件仔細核對后焊接在線路板上。然后用萬用表、邏輯測試筆、示波器等儀器對硬件線路進行檢查排錯，必要時借助仿真器進行硬件調(diào)試。在完成了硬件和軟件的分別調(diào)試后就可進行聯(lián)機調(diào)試，進一步排除軟、硬件的錯誤和缺乏，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤之處及時修正，直至所設(shè)計的系統(tǒng)到達預(yù)期的要求。圖2.1示出了單片機系統(tǒng)的研制開發(fā)流程，本次設(shè)計就按照此流程來進行設(shè)計開發(fā)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 概述硬件總體方案如圖3.1。太陽跟蹤，電池逆變與驅(qū)動控制器以單片機STC89LE516AD為核心建立應(yīng)用系統(tǒng)。圖3.13.2 電源1.太陽能電池伴是利用光電轉(zhuǎn)換原理

24、使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)，太陽能電池又稱為“光伏電池。單片太陽能電池就是一薄片半導(dǎo)體-結(jié)。在標準光照條件下，額定輸出電壓為0.48。為了獲得較高的輸出電壓和較大容量，往往把多片太陽能電池連接在一起。2.蓄電池(1)太陽能電池只能在白天進行光電轉(zhuǎn)化工作，電能在夜晚才能用于照明，因此必須儲藏在蓄電池內(nèi)。儲藏的容量要足夠當?shù)剡B續(xù)幾個夜晚的照明需要。(2)太陽能電池板輸出能量極不穩(wěn)定，配備蓄電池后，太陽能設(shè)備等負荷才能穩(wěn)定工作。3.3 單片機單片機從系統(tǒng)開始啟動就工作，首先就是通過GPS模塊加電工作以后，就能測出當?shù)氐慕?jīng)緯度，當前時間，還有地

25、磁偏角，由這些參數(shù)計算太陽板角度的理論值，接著通過模擬電子開關(guān)分別連接方位角傳感器和俯仰角傳感器來測量電池板當前方位角和俯仰角到底是多少。計算得到的方位角、俯仰角理論值，與測量得到的值如果超出一定范圍，就啟動步進電機，指揮電機轉(zhuǎn)動去接收陽光。目前的單片機幾乎用在了所有的需要計算處理數(shù)據(jù)的中小型電路之中，任何地方都可以看到它的身影。 STC89LE516AD單片機的特性速度快，090MHZ頻率任意選擇；8位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度高，測量的數(shù)據(jù)準確；同普通的8051單片機完全兼容；512B的數(shù)據(jù)存儲器；3個16位定時器/計數(shù)器；6個中斷源，極大方便了多點控制，使得程序編制簡單快速；64K閃存fla

26、sh的程序存儲，可滿足用戶復(fù)雜程序容量大的要求。優(yōu)勢：超強抗干擾:高抗靜電ESD保護輕松過2KV/4KV 快速脈沖干擾(EFT 測試寬電壓，不怕電源抖動寬溫度范圍,-4085三大降低單片機時鐘對外部電磁輻射的措施：禁止A L E 輸出；如選6 時鐘/ 機器周期，外部時鐘頻率可降一半；單片機時鐘振蕩器增益可設(shè)為1/2gain。超低功耗:掉電模式： 典型功耗 Uhi2，初始化時Uhi=Uhi1，其保護程序流程如圖4.3圖4.3 蓄電池過充電保護流程圖4.2太陽角度追蹤模塊在設(shè)計太陽能應(yīng)用系統(tǒng)時，不可防止地都會涉及到地球和太陽的位置關(guān)系，如太陽高度角、方位角等問題，故有必要對相關(guān)的天文背景知識有一定

27、的了解。太陽運行的位置變化都是可以預(yù)測的，通過在數(shù)學(xué)上對太陽軌跡的預(yù)測可完成對日跟蹤。太陽板所獲得的太陽輻射量主要取決于太陽入射角，而是太陽赤緯角、太陽時角、地理緯度、太陽板傾斜角、太陽板方位角和的函數(shù)，即=f(，)它們的具體關(guān)系是:太陽赤緯角可由Cooper方程式(4-1)近似計算：n：一年中的天數(shù)，如：在春分，n=81，那么=0。4-1(4-2)時角計算公式見式(4-2)，T為當?shù)貢r間，按小時計算。地球自轉(zhuǎn)一周為360，相應(yīng)的時間為24h，每1h地球自轉(zhuǎn)的角度定義為太陽時角，那么3602415，正午時角為零其他時辰時角的數(shù)值等于離正午的時間(h)乘以15。上午時角為負值，下午時角為正值，例

28、如，上午10時和下午2時的時角分別為-30及30。從上面三個式子可看出，當，確定后，太陽板傾角和方位角的值決定了直接日射入角，因此只要控制太陽板使其傾角和方位角有適宜的值，就可以保證太陽光線入射角為0，從而最大限度地收集太陽能。在時角標系中赤緯角和時角在日地相對運動中任何時刻的具體值卻嚴格，同時時角坐標系和地平坐標系都與地球運動密切相關(guān)，于是通過天文三角形之間的關(guān)系式可以得到太陽和觀測者位置之間的關(guān)系。換算公式如下：太陽高度角： (4-3)太陽方位角s： (4-4)任何兩地的地方時刻，均可根據(jù)兩地的經(jīng)度差異確定。經(jīng)度差15，時刻就相差1小時，并且偏東的一地時刻較早。但在太陽能工程計算中，經(jīng)常需

29、要用到真實太陽時刻，故必須進行時間訂正。訂正分兩步進行：第一步先進行經(jīng)度訂正，即將北京時刻訂正為地方時刻，即地方時刻T北京時刻(120地方經(jīng)度)4分鐘第二步再進行時差訂正，根據(jù)真實太陽時與平均太陽時關(guān)系式將地方平均太陽時訂正為真實太陽時。這樣，由北京時間值通過計算，可以得出太陽時角的大小。圖4.4 太陽跟蹤控制流程圖4.3控制模塊單片機控制電路，就是控制電動機局部，接收驅(qū)動器傳輸過來的信號，運算和預(yù)定程序判斷后，來決定電動機的運行方式。控制電路通過NPN導(dǎo)通或截止，來控制繼電器的兩端電壓，從而控制繼電器的吸合或者斷開，進而控制電機的轉(zhuǎn)動和停止。 圖4.5 電機控制流程圖第五章 結(jié)論與展望與傳統(tǒng)

30、的跟蹤裝置相比, 我們采用太陽跟蹤與驅(qū)動控制器以單片機 STC89LE516AD 為核心建立應(yīng)用系統(tǒng)， GPS模塊獲取地磁偏角，經(jīng)緯度以及天文時間，據(jù)此參數(shù)由公式計算理論角度值，方位角傳感器、雙軸傾角傳感器得到實際角度與理論值比擬來控制步進電機的轉(zhuǎn)動從而調(diào)節(jié)太陽板對陽光的追蹤.在操作中我們利用雙軸同步電機的調(diào)節(jié)使得調(diào)節(jié)快速，在提高了太陽能利用率的同時,系統(tǒng)工作更穩(wěn)定.我們對太陽跟蹤及驅(qū)動系統(tǒng)進行了研究與開發(fā),取得了預(yù)期的效果.但是, 對于把跟蹤裝置作為一個工業(yè)產(chǎn)品進行實際應(yīng)用來說, 還有許多實際問題需要探索. 1. 我們對裝置的使用條件進行了假設(shè),雖然已經(jīng)考慮了許多的外界影響因素,但是仍然存在

31、著許多的未知因素會影響系統(tǒng)準確和平穩(wěn)的運行,因此需要在不斷應(yīng)用中進行改良和完善. 本設(shè)計的跟蹤平臺是針對采光設(shè)備體積較小的應(yīng)用,只能滿足民用產(chǎn)品的需求,對于工業(yè)太陽能應(yīng)用中較大采光設(shè)備的跟蹤需求無法滿足。致 謝首先感謝周老師在百忙之中對我論文給予的詳細指導(dǎo)，使我通過這次的論文準備，能學(xué)到以前不曾接觸的更多的東西，但是由于水平有限，文中難免會有不少粗淺，疏漏，偏頗之處，望老師諒解。通過這次的論文準備，甚感自己對專業(yè)認識的淺薄，在以后的工作中還要不斷學(xué)習(xí)。參考文獻1 頂峰等. 太陽能開發(fā)利用的現(xiàn)狀及開展趨勢【J】.世界科技研究與開展.2001,234：35-39.2李群芳等.單片微型計算機與接口技術(shù)第3版.電子工業(yè)出版社.3譚浩強.C程序設(shè)計第三版. 清華大學(xué)出版社.4郭天祥.51單片機C語言教程-入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.電子工業(yè)出版社.5周忠漠等.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用. 北京：測繪出版社，1995.6康華光.電子技術(shù)根底模擬、數(shù)字局部.高等教育出版社.7言慧.太陽能21世紀的能源【J】.上海大中型電機.2004，04.8 2023-2023年中國太陽能發(fā)電站投資市場分析與前景預(yù)測報告專家版.北京產(chǎn)業(yè)研究院9李安定.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程M.北京:北京工業(yè)大學(xué)出社,2001,810王炳忠.太陽輻射能的測量與標準J.北京:科學(xué)出版社,1988.11王