電氣工程與自動化系畢業(yè)設(shè)計答辯課件

畢業(yè)答辯畢業(yè)答辯太陽光自動跟蹤儀系統(tǒng)設(shè)計

姓名：XXXXX學(xué)號：XXXXX指導(dǎo)老師：XXXXX太陽光自動跟蹤儀系統(tǒng)設(shè)計姓名：XXXXX結(jié)論第1章緒論太陽能光伏發(fā)電概述第2章光伏電池的研究和分析第3章光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計第4章自動跟蹤系統(tǒng)第5章軟件流程結(jié)論第1章第2章第3章第4章自動跟蹤系統(tǒng)第5章軟件1.緒論太陽能光伏發(fā)電概述1.緒論太陽能光伏發(fā)電概述新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發(fā)了利用新能源已成為世界發(fā)展的大趨勢，新能源戰(zhàn)略也成為新不發(fā)達(dá)國家占領(lǐng)國際市場競爭新的制高點，主導(dǎo)全球價值鏈的新王牌。短期內(nèi)盡管新能源還無法代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化能源，但是世界范圍內(nèi)能源的供給緊張以及應(yīng)對氣候變化為新能源發(fā)展提供了廣闊的空間，新能源將會為世界環(huán)境及經(jīng)濟(jì)做出巨大貢獻(xiàn)

新能源開發(fā)的現(xiàn)狀和意義新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發(fā)了利用新能源已成為基本的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池板、DC/DC變換裝置、儲能裝置、電能輸出變換裝置、控制器五大部分（如圖1-1）。為了提高光伏電池的轉(zhuǎn)換率，光伏電池板部分可以采用聚光器，常用的聚光器有拋物槽、菲涅耳透鏡、CPC聚光器、熒光式聚光器、全息聚光器和中心接受聚光器等，它們都可以不同程度的提高光伏電池的轉(zhuǎn)換率。光伏電池產(chǎn)生的電流通過DC/DC變換裝置可以直接供給各種直流負(fù)載，同時為儲能裝置充電。儲能裝置一般采用蓄電池，尤其是鉛酸蓄電池。在聯(lián)網(wǎng)光伏電源系統(tǒng)中還要有交流聯(lián)網(wǎng)裝置和電能計量裝置?？刂破鳛檎麄€系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)預(yù)設(shè)和判斷做出控制指令，使系統(tǒng)能夠自動穩(wěn)定運(yùn)行，并工作于最佳狀態(tài)。如果有自動跟蹤裝置，也是由同一個控制器進(jìn)行集中控制，來跟蹤太陽位置的變化。獨立光伏發(fā)電的跟蹤系統(tǒng)主要部分如圖中A點左側(cè)所示，主要包括聚光器，對太陽的跟蹤，最大功率點的跟蹤，以及對蓄電池沖放電的控制?；镜墓夥l(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池板、DC/DC變換裝置、儲能裝2.光伏電池的研究與分析2.光伏電池的研究與分析光伏電池是利用半導(dǎo)體材料的電子特性把陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的一種固態(tài)器件。它的種類很多，大致可分為硅光伏電池、化合物半導(dǎo)體光伏電池。其中硅光伏電池包括單晶硅、多晶硅、非晶硅電池；化合物半導(dǎo)體光伏電池包括砷化稼光伏電池等。目前大規(guī)模使用的主要是單晶硅和多晶硅電池，因為其資源豐富、轉(zhuǎn)換效率較高（澳大利亞新南威爾士大學(xué)的格林教授已將單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率提高到24%），所以現(xiàn)在開發(fā)得也最快。光伏電池的原理光伏電池的原理為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一般不單獨作為電源使用。將每個單元進(jìn)行串、并聯(lián)并封裝后就成為光伏電池組件，功率一般為幾瓦、幾十瓦甚至數(shù)百瓦，眾多光伏電池組件需要再進(jìn)行串、并聯(lián)后形成光伏電池陣列，就構(gòu)成了“太陽能發(fā)電機(jī)（SolarGenerator）”。這與傳統(tǒng)的發(fā)電方式是完全不同的：既沒有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動部分，也不排出氣體，是清潔的、無噪聲的發(fā)電機(jī)。單個光伏電池的模型和外觀為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一光伏發(fā)電的伏安特性:在一定光照強(qiáng)度、特定溫度下，由電池負(fù)載外特性，來直接反映電池的輸出功率。光伏電池的特性曲線由它的P-N結(jié)特性和電阻分散參數(shù)確定。在不同的光照強(qiáng)度下，光伏電池會有不同的輸出特性曲線，曲線上的工作點（曲線上的任何一點都可以是工作點）對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對應(yīng)工作電壓、工作電流，輸出功率為工作電壓和工作電流之積：P=VI。如圖所示。光伏發(fā)電的I-V、P-V曲線光伏電池的I-V和P-V特性曲線光伏發(fā)電的I-V、P-V曲線光伏電池的I-V和P-V特性曲線

光伏電池的主要參數(shù)1.開路電壓Voc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，面板的正負(fù)極斷開，量取的電壓。2.短路電流Isc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，面板的正負(fù)極直接相連的電流。4.最大功率點電流Impp：在組件最大功率點的組件輸出電流。3.最大功率點電壓Vmpp：在組件最大功率點的組件輸出電壓。5.填充因子FF；FF≈（Impp/Isc)*(Vmpp/Voc)。6.組件的最大功率點功率：在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，組件的最大輸出功率。7.組件的轉(zhuǎn)換效率：組件將光能（AM1.5標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜）轉(zhuǎn)換成電能的效率。8.光伏組件的伏安特性：組件在不同光照條件或溫度條件下的，組件輸出電流和電壓的曲線。9.光伏組件的PV特性：組件在不同光照條件或溫度條件下，組件輸出功率和輸出電壓的曲線。

10.溫度對開路電壓的影響系數(shù)：溫度對開路電壓影響的比例。11.溫度對短路電流的影響系數(shù)：溫度對短路電流影響的比例。

光伏電池的主要參數(shù)1.開路電壓Voc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響圖2-5中的伏安特性曲線是在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下得到的，在實際運(yùn)用中，光伏電池的開路電壓和短路電流都會隨著兩者的變化而變化。

圖2-6不同日照強(qiáng)度下的光伏特性（a）光伏電池的伏安曲線；（b）光伏電池的功率電壓曲線

從實驗中得到，電池的開路電壓近似的與光強(qiáng)的對數(shù)成正比。光強(qiáng)從200-1000W/m太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響開路電壓變化比較平穩(wěn)。在實驗中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晨光線不強(qiáng)和中午烈日當(dāng)空時，所測量的開路電壓相差不大；而天空光線極差時，開路電壓會直線下降，幾乎為0。而短路電流是隨光強(qiáng)的增加而成正比的增加所以，在溫度恒定的情況下，電池的轉(zhuǎn)換效率會隨光強(qiáng)的增加而增加。對于一個給定的功率輸出，電池的轉(zhuǎn)換效率決定了所需的電池板的數(shù)量，所以電池達(dá)到盡可能高的轉(zhuǎn)換效率是極其重要的。而這個結(jié)論就為提高轉(zhuǎn)換效率提供了一種途徑：可以通過加裝聚光器來加強(qiáng)光照強(qiáng)度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發(fā)電的成本。開路電壓變化比較平穩(wěn)。在實驗中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晨光線不強(qiáng)和中午烈3.光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計3.光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計利用光學(xué)系統(tǒng)（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在較小面積上，提高單位面積上的入射光強(qiáng)度。對于給定的總能量，聚集在較小的面積上意味著較小的熱量損失。雖然太陽光經(jīng)過會聚之后會造成一定的光學(xué)損失，流失一部分能量（相對較少），但實驗表明在一定程度的光線會聚之后，工作溫度有一定程度的提高。具體的聚光器工作原理和性能特點在下文中將予以詳細(xì)的分析。太陽能聚光器的工作原理利用光學(xué)系統(tǒng)（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在菲涅爾聚光器是一種使透射的入射光折射聚焦的聚光器，聚光器一面為平面，另一面為按照一定寬度和角度設(shè)計的鋸齒棱角，如圖3-5所示，它可以設(shè)計成點聚焦式（圓盤鏡），也可以設(shè)計成線聚焦式（長條鏡）。菲涅爾透鏡聚光方式折射式菲涅爾聚光器菲涅爾聚光器是一種使透射的入射光折射聚焦的聚光器，聚光器一面通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能中溫工業(yè)所需要的基本工作溫度來說，三種聚光器的性能相差不多，選擇的關(guān)鍵就是成本問題。拋物面反射鏡的制造成本高，同時需要跟蹤裝置，成本相對最高；復(fù)合拋物面鏡的制造成本也很高，雖不需跟蹤裝置，但是使用的方便性有所降低；菲涅爾聚光器的成本非常低廉，制造工藝也非常簡單，適合大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。如果有了高精低廉的跟蹤裝置相配合，同時對目前存在的一些問題進(jìn)行研究解決，其發(fā)展前景非常廣闊。通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能中溫工業(yè)4.自動跟蹤系統(tǒng)4.自動跟蹤系統(tǒng)自動跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的太陽跟蹤平臺自動跟蹤系統(tǒng)的工作原理自動跟蹤系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由單片機(jī)、傳感器、步進(jìn)電機(jī)等組成。它的基本原理是：當(dāng)太陽光照射到傳感器上時，把電池列陣和太陽位置偏差（即列陣平面與陽光不垂直時）給出的傳感信號，經(jīng)過前置放大器放大、電壓跟隨器后保存到單片機(jī)中，由單片機(jī)進(jìn)行一定的處理后控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，使聚光器隨著太陽移動而移動，從而達(dá)到跟蹤的目的。自動跟蹤系統(tǒng)要實現(xiàn)的工作過程是：從早上時開始跟蹤太陽位置的變化，使聚光器始終接收到最強(qiáng)的太陽輻射，當(dāng)太陽落下或者天空光線極差時，聚光器自動回復(fù)到朝向東方的初始位置，再檢測到太陽升起或天空光線變強(qiáng)時，繼續(xù)跟蹤最強(qiáng)的光照自動跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的太陽跟蹤平臺自動跟蹤圖5-11照度－電阻特性光敏電阻分別與滑動變阻器、和兩個5K的電阻共同構(gòu)成惠斯電橋。如圖所示。該型號的電阻值較小，所以滑動變阻器比較難容易得到，電橋比較容易組建。電壓前置放大器為差動放大器，它將橋臂的輸出信號放大，再經(jīng)電壓跟隨器741，由單片機(jī)ADμC812內(nèi)置12位高精度的自校準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電壓跟隨器作用是提高電壓信號的負(fù)載能力，防止信號受A/D負(fù)載的影響。有3路這樣的電橋同時采集信號到單片機(jī)中。傳感器光敏二極管的工作過程光敏二極管CDS是一種電阻值隨光照強(qiáng)度變化而變化的感光電阻，本系統(tǒng)采用3個光敏電阻作為傳感器來檢測天空光線的變化，跟蹤太陽的位置。光敏電阻的特性與人眼最為接近，所以適合可見光的測量。選用的型號是GL5516，它的暗電阻為100K歐，亮電阻為5～l0K歐。CDS的阻值變化與光照的變化之間的關(guān)系是線性的，它的阻值的變化是在一個范圍內(nèi)沿著一條直線上升或下降，如圖所示。3個光敏電阻中，CDS1用于判斷是白天還是黑夜，另外兩個光敏電阻CDS2和CDS3用于測量聚光器與太陽位置的偏差，CDS1的優(yōu)先級高于CDS2和CDS3。圖5-11照度－電阻特性光敏電阻分別與滑動變步進(jìn)電機(jī)及其特性步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)的一鐘，其工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的、多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能可以正常運(yùn)行工作。步進(jìn)電機(jī)及其特性步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基于單片機(jī)ADμC812控制的驅(qū)動電路UC3717驅(qū)動電路UC3717是一種用來驅(qū)動二相步進(jìn)電機(jī)的專用芯片。它由可控制邏輯輸入端，電流傳感器，含有內(nèi)置式保護(hù)二極管的單穩(wěn)態(tài)輸出端組成。兩片UC3717和一些外部元件可以組成一個完備的二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。UC3717組成的驅(qū)動電路基于單片機(jī)ADμC812控制的驅(qū)動電路UC3717驅(qū)動電路U5.軟件流程5.軟件流程系統(tǒng)初始化模塊是當(dāng)步進(jìn)電機(jī)復(fù)位到初始位置時，通過觸發(fā)開關(guān)向控制端口發(fā)送電平信號，單片機(jī)識別后立即中止驅(qū)動脈沖的發(fā)送。這種模式主要針對系統(tǒng)工作異常和日落后系統(tǒng)自動返回初始而設(shè)置的，也可以減小因步進(jìn)電機(jī)的傳動而產(chǎn)生的誤差積累。聚光器跟蹤太陽的子程序為STARTI，早上回到初始位置的子程序為START2。整個自動跟蹤控制系統(tǒng)軟件主流程圖如下圖系統(tǒng)初始化模塊是當(dāng)步進(jìn)電機(jī)復(fù)位到初始位置圖流程圖流程電氣工程與自動化系畢業(yè)設(shè)計答辯課件謝謝觀看！2020

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姓名：XXXXX學(xué)號：XXXXX指導(dǎo)老師：XXXXX太陽光自動跟蹤儀系統(tǒng)設(shè)計姓名：XXXXX結(jié)論第1章緒論太陽能光伏發(fā)電概述第2章光伏電池的研究和分析第3章光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計第4章自動跟蹤系統(tǒng)第5章軟件流程結(jié)論第1章第2章第3章第4章自動跟蹤系統(tǒng)第5章軟件1.緒論太陽能光伏發(fā)電概述1.緒論太陽能光伏發(fā)電概述新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發(fā)了利用新能源已成為世界發(fā)展的大趨勢，新能源戰(zhàn)略也成為新不發(fā)達(dá)國家占領(lǐng)國際市場競爭新的制高點，主導(dǎo)全球價值鏈的新王牌。短期內(nèi)盡管新能源還無法代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化能源，但是世界范圍內(nèi)能源的供給緊張以及應(yīng)對氣候變化為新能源發(fā)展提供了廣闊的空間，新能源將會為世界環(huán)境及經(jīng)濟(jì)做出巨大貢獻(xiàn)

新能源開發(fā)的現(xiàn)狀和意義新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發(fā)了利用新能源已成為基本的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池板、DC/DC變換裝置、儲能裝置、電能輸出變換裝置、控制器五大部分（如圖1-1）。為了提高光伏電池的轉(zhuǎn)換率，光伏電池板部分可以采用聚光器，常用的聚光器有拋物槽、菲涅耳透鏡、CPC聚光器、熒光式聚光器、全息聚光器和中心接受聚光器等，它們都可以不同程度的提高光伏電池的轉(zhuǎn)換率。光伏電池產(chǎn)生的電流通過DC/DC變換裝置可以直接供給各種直流負(fù)載，同時為儲能裝置充電。儲能裝置一般采用蓄電池，尤其是鉛酸蓄電池。在聯(lián)網(wǎng)光伏電源系統(tǒng)中還要有交流聯(lián)網(wǎng)裝置和電能計量裝置?？刂破鳛檎麄€系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)預(yù)設(shè)和判斷做出控制指令，使系統(tǒng)能夠自動穩(wěn)定運(yùn)行，并工作于最佳狀態(tài)。如果有自動跟蹤裝置，也是由同一個控制器進(jìn)行集中控制，來跟蹤太陽位置的變化。獨立光伏發(fā)電的跟蹤系統(tǒng)主要部分如圖中A點左側(cè)所示，主要包括聚光器，對太陽的跟蹤，最大功率點的跟蹤，以及對蓄電池沖放電的控制?；镜墓夥l(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池板、DC/DC變換裝置、儲能裝2.光伏電池的研究與分析2.光伏電池的研究與分析光伏電池是利用半導(dǎo)體材料的電子特性把陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的一種固態(tài)器件。它的種類很多，大致可分為硅光伏電池、化合物半導(dǎo)體光伏電池。其中硅光伏電池包括單晶硅、多晶硅、非晶硅電池；化合物半導(dǎo)體光伏電池包括砷化稼光伏電池等。目前大規(guī)模使用的主要是單晶硅和多晶硅電池，因為其資源豐富、轉(zhuǎn)換效率較高（澳大利亞新南威爾士大學(xué)的格林教授已將單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率提高到24%），所以現(xiàn)在開發(fā)得也最快。光伏電池的原理光伏電池的原理為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一般不單獨作為電源使用。將每個單元進(jìn)行串、并聯(lián)并封裝后就成為光伏電池組件，功率一般為幾瓦、幾十瓦甚至數(shù)百瓦，眾多光伏電池組件需要再進(jìn)行串、并聯(lián)后形成光伏電池陣列，就構(gòu)成了“太陽能發(fā)電機(jī)（SolarGenerator）”。這與傳統(tǒng)的發(fā)電方式是完全不同的：既沒有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動部分，也不排出氣體，是清潔的、無噪聲的發(fā)電機(jī)。單個光伏電池的模型和外觀為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一光伏發(fā)電的伏安特性:在一定光照強(qiáng)度、特定溫度下，由電池負(fù)載外特性，來直接反映電池的輸出功率。光伏電池的特性曲線由它的P-N結(jié)特性和電阻分散參數(shù)確定。在不同的光照強(qiáng)度下，光伏電池會有不同的輸出特性曲線，曲線上的工作點（曲線上的任何一點都可以是工作點）對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對應(yīng)工作電壓、工作電流，輸出功率為工作電壓和工作電流之積：P=VI。如圖所示。光伏發(fā)電的I-V、P-V曲線光伏電池的I-V和P-V特性曲線光伏發(fā)電的I-V、P-V曲線光伏電池的I-V和P-V特性曲線

光伏電池的主要參數(shù)1.開路電壓Voc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，面板的正負(fù)極斷開，量取的電壓。2.短路電流Isc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，面板的正負(fù)極直接相連的電流。4.最大功率點電流Impp：在組件最大功率點的組件輸出電流。3.最大功率點電壓Vmpp：在組件最大功率點的組件輸出電壓。5.填充因子FF；FF≈（Impp/Isc)*(Vmpp/Voc)。6.組件的最大功率點功率：在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，組件的最大輸出功率。7.組件的轉(zhuǎn)換效率：組件將光能（AM1.5標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜）轉(zhuǎn)換成電能的效率。8.光伏組件的伏安特性：組件在不同光照條件或溫度條件下的，組件輸出電流和電壓的曲線。9.光伏組件的PV特性：組件在不同光照條件或溫度條件下，組件輸出功率和輸出電壓的曲線。

10.溫度對開路電壓的影響系數(shù)：溫度對開路電壓影響的比例。11.溫度對短路電流的影響系數(shù)：溫度對短路電流影響的比例。

光伏電池的主要參數(shù)1.開路電壓Voc：即在標(biāo)準(zhǔn)光照條太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響圖2-5中的伏安特性曲線是在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下得到的，在實際運(yùn)用中，光伏電池的開路電壓和短路電流都會隨著兩者的變化而變化。

圖2-6不同日照強(qiáng)度下的光伏特性（a）光伏電池的伏安曲線；（b）光伏電池的功率電壓曲線

從實驗中得到，電池的開路電壓近似的與光強(qiáng)的對數(shù)成正比。光強(qiáng)從200-1000W/m太陽的光照強(qiáng)度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響開路電壓變化比較平穩(wěn)。在實驗中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晨光線不強(qiáng)和中午烈日當(dāng)空時，所測量的開路電壓相差不大；而天空光線極差時，開路電壓會直線下降，幾乎為0。而短路電流是隨光強(qiáng)的增加而成正比的增加所以，在溫度恒定的情況下，電池的轉(zhuǎn)換效率會隨光強(qiáng)的增加而增加。對于一個給定的功率輸出，電池的轉(zhuǎn)換效率決定了所需的電池板的數(shù)量，所以電池達(dá)到盡可能高的轉(zhuǎn)換效率是極其重要的。而這個結(jié)論就為提高轉(zhuǎn)換效率提供了一種途徑：可以通過加裝聚光器來加強(qiáng)光照強(qiáng)度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發(fā)電的成本。開路電壓變化比較平穩(wěn)。在實驗中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晨光線不強(qiáng)和中午烈3.光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計3.光伏發(fā)電系統(tǒng)中聚光器的研究與設(shè)計利用光學(xué)系統(tǒng)（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在較小面積上，提高單位面積上的入射光強(qiáng)度。對于給定的總能量，聚集在較小的面積上意味著較小的熱量損失。雖然太陽光經(jīng)過會聚之后會造成一定的光學(xué)損失，流失一部分能量（相對較少），但實驗表明在一定程度的光線會聚之后，工作溫度有一定程度的提高。具體的聚光器工作原理和性能特點在下文中將予以詳細(xì)的分析。太陽能聚光器的工作原理利用光學(xué)系統(tǒng)（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在菲涅爾聚光器是一種使透射的入射光折射聚焦的聚光器，聚光器一面為平面，另一面為按照一定寬度和角度設(shè)計的鋸齒棱角，如圖3-5所示，它可以設(shè)計成點聚焦式（圓盤鏡），也可以設(shè)計成線聚焦式（長條鏡）。菲涅爾透鏡聚光方式折射式菲涅爾聚光器菲涅爾聚光器是一種使透射的入射光折射聚焦的聚光器，聚光器一面通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能中溫工業(yè)所需要的基本工作溫度來說，三種聚光器的性能相差不多，選擇的關(guān)鍵就是成本問題。拋物面反射鏡的制造成本高，同時需要跟蹤裝置，成本相對最高；復(fù)合拋物面鏡的制造成本也很高，雖不需跟蹤裝置，但是使用的方便性有所降低；菲涅爾聚光器的成本非常低廉，制造工藝也非常簡單，適合大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。如果有了高精低廉的跟蹤裝置相配合，同時對目前存在的一些問題進(jìn)行研究解決，其發(fā)展前景非常廣闊。通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能中溫工業(yè)4.自動跟蹤系統(tǒng)4.自動跟蹤系統(tǒng)自動跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的太陽跟蹤平臺自動跟蹤系統(tǒng)的工作原理自動跟蹤系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由單片機(jī)、傳感器、步進(jìn)電機(jī)等組成。它的基本原理是：當(dāng)太陽光照射到傳感器上時，把電池列陣和太陽位置偏差（即列陣平面與陽光不垂直時）給出的傳感信號，經(jīng)過前置放大器放大、電壓跟隨器后保存到單片機(jī)中，由單片機(jī)進(jìn)行一定的處理后控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，使聚光器隨著太陽移動而移動，從而達(dá)到跟蹤的目的。自動跟蹤系統(tǒng)要實現(xiàn)的工作過程是：從早上時開始跟蹤太陽位置的變化，使聚光器始終接收到最強(qiáng)的太陽輻射，當(dāng)太陽落下或者天空光線極差時，聚光器自動回復(fù)到朝向東方的初始位置，再檢測到太陽升起或天空光線變強(qiáng)時，繼續(xù)跟蹤最強(qiáng)的光照自動跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的太陽跟蹤平臺自動跟蹤圖5-11照度－電阻特性光敏電阻分別與滑動變阻器、和兩個5K的電阻共同構(gòu)成惠斯電橋。如圖所示。該型號的電阻值較小，所以滑動變阻器比較難容易得到，電橋比較容易組建。電壓前置放大器為差動放大器，它將橋臂的輸出信號放大，再經(jīng)電壓跟隨器741，由單片機(jī)ADμC812內(nèi)置12位高精度的自校準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電壓跟隨器作用是提高電壓信號的負(fù)載能力，防止信號受A/D負(fù)載的影響。有3路這樣的電橋同時采集信號到單片機(jī)中。傳感器光敏二極管的工作過程光敏二極管CDS是一種電阻值隨光照強(qiáng)度變化而變化的感光電阻，本系統(tǒng)采用3個光敏電阻作為傳感器來檢測天空光