太陽能跟蹤系統(tǒng)設計

經典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網絡整理，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！摘要太陽能作為一種可以永續(xù)使用的綠色可再生能源，有著巨大的開發(fā)應用潛力。但由于光伏電池的輸出特性與外界環(huán)境因素的變化有很大關系，目前大規(guī)模量產的光伏電池光電轉換效率仍然不高且價格昂貴。光伏發(fā)電自動跟蹤裝置是提高太陽能利用率，降低光伏發(fā)電成本的有效途徑。研究精確的太陽跟蹤裝置，可使光伏電池板接收到更多的太陽輻射能量，增加發(fā)電量。本文實現了用廉價的光敏元件和單片機電路進行太陽跟蹤的功能。分析了太陽運行規(guī)律，在對比目前常用跟蹤方法的基礎上，改進了以往的跟蹤方式。提出將光電跟蹤作為主要跟蹤方式，視日運動軌跡跟蹤方式作為特殊天氣情況下補充跟蹤方式的方案。通過兩種跟蹤方式互補，一方面可以充分發(fā)揮光電跟蹤準確性高的優(yōu)勢，另一方面在陰天等天氣條件下仍能實現跟蹤。此外，為了確保跟蹤的結果準確，在方位角和高度角調整之后，增加了一組傳感器電路進行跟蹤結果的驗證。通過對控制系統(tǒng)所實現的功能分析，論文完成了跟蹤系統(tǒng)的硬件和軟件設計。主要內容包括：單片機接口電路設計、光強檢測電路設計、控制執(zhí)行部件設計以及光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤模塊的軟件設計。完成了跟蹤系統(tǒng)試驗裝置的制作。本文所設計的光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)結構簡單，成本低廉，運行穩(wěn)定，可廣泛應用于并網和離網光伏發(fā)電系統(tǒng)。關鍵詞光伏發(fā)電，單片機，光強檢測，自動跟蹤IAbstractThesolarenergyhasailenormousdevelopingapplicationcapacityasonekindofgreenrenewableenergysourcewhichCallbecontinuouslyusedforever．Butthereistremendousrelationshipbetweenphotovoltalccellsoutputcharacteristiesandthechangeofexternalenvironmentalfactors，currentlytheefficiencyofPVcellsisnotonlylowbutalsoexpensiveonalargescaleofproduction．Thephotovoltaicautomaticallytrackingdevicecanraisethesolarenergyutilizationrateandbringdownthecostofthesolarelectricalenergygeneration．PrecisesolartrackingmechanismcanmakesolarpanelreceivemoreradiantenergyandincreasegeneratingThispapermakestorealizethefunctionofsuntrackingUseofcheapphotosensorsandMCUcircuit.Analyzedthelawofthesun,comparedthecurrenttrackingmethods，andimprovedtheprevioustrackingmode．Proposedelectroopticaltrackingasthemajortrackingmodewhilethesuntrajectorytrackingmodeasadditionaltrackingmodeonunusualweatherconditions．Throughtwocomplementarytrackingmodes，ontheonehand，electro-opticaltrackingcangiveplaytotheadvantagesofhighontheotherhandthesystemcanstillachievetrackingoncloudyweatherconditions．Inaddition，Inordertoguaranteethatthetrackresultisaccurate．afterazimuthandelevationangleadjustment，increasedagroupofsensorelectriccircuittoCatTyonthetrackresultconfirmation．ThroughtheimplementationoffunctionalanalysisofcontrolsystemthethesiscompletedhardwareandsoftwaredesignofthetrackingdeviceIncludeMCUinterfacecuitdesignopticaldetectorcircuitdesigncontrolandimplementationcomponentdesignandthesoftwaredesignof—opticaltrackingandsalltrajectorytrackingmoduleThetrackingsystemtestequipmentmanufactureiscompletedTheexperimentalresultsshowedthatthesystemcouldfullyrealizethetrackingofthesun．Finally,proposedimprovementprogramandnewmethodtotreatfastcloudaccordingtothetrackingeffectofthe．Inthispaper,thedesignsofphotovoltaicautomatictrackingdevicehavesimplestructure，lowcostandstableoperation．Thedevicecailbewidelyappliedtogridandoff-gridPVpower．Keywords，MCU,lightintensitydetect,automatictrackingII目錄摘要............................................................................................................................................IAbstract....................................................................................................................................II1引言.......................................................................................................................................11.1光伏發(fā)電的特點.........................................................................................................11.1.1光伏發(fā)電的優(yōu)點................................................................................................11.1.2光伏發(fā)電存在的問題........................................................................................11.2光伏發(fā)電自動跟蹤技術............................................................................................21.3本文主要完成的工作................................................................................................2........................................................................................................32太陽跟蹤方法及策略2.1太陽運動軌跡對太陽能發(fā)電的影響......................................................................32.1.1太陽赤緯角.........................................................................................................32.1.2計算太陽高度和太陽方位...............................................................................42.2太陽運動軌跡的跟蹤方式.......................................................................................52.2.1單軸跟蹤..............................................................................................................52.2.2雙軸跟蹤..............................................................................................................62.2.3視日運動軌跡跟蹤與光電跟蹤相結合.........................................................62.3控制系統(tǒng)總體設計.....................................................................................................72.3.1控制系統(tǒng)所要實現的功能分析......................................................................72.3.2控制系統(tǒng)的工作過程........................................................................................82.3.3機械執(zhí)行裝置.....................................................................................................83自動跟蹤系統(tǒng)的硬件設計.............................................................................................103.1控制系統(tǒng)硬件總體設計.........................................................................................103.2控制系統(tǒng)核心部件的選擇....................................................................................113.3光強檢測電路設計.................................................................................................133.4單片機接口電路設計.............................................................................................153.4.1電源電路..........................................................................................................15III3.4.2串口通信電路..................................................................................................163.4.3模擬量轉換電路.............................................................................................173.4.4看門狗和晶振..................................................................................................183.4.5實時時鐘電路..................................................................................................193.5控制執(zhí)行部件設計.................................................................................................203.5.1步進電機驅動控制系統(tǒng)................................................................................203.5.2本系統(tǒng)所采用的步進電機及驅動模塊......................................................21.................................................................................................22.....................................................................................................243.6整體電路圖的設計4系統(tǒng)軟件流程及調試4.1主控制模塊的軟件設計.........................................................................................244.2光電跟蹤模塊程序設計.........................................................................................254.3視日運動軌跡跟蹤模塊程序設計.......................................................................265結論....................................................................................................................................276致謝....................................................................................................................................287參考文獻...........................................................................................................................298附錄....................................................................................................................................30IV1引言1.1光伏發(fā)電的特點1.1.1光伏發(fā)電的優(yōu)點光伏發(fā)電技術(Photovoltaic)是將太陽能轉化為電能的技術，其核心是可釋放電子的半導體物質。最常用的半導體材料是在地殼中儲量豐富的硅。太陽能光伏電池有兩層半導體，一層為正極，一層為負極。陽光照射在半導體上時，兩極交界處產生電流。陽光強度越大，電流就越強。太陽能光伏系統(tǒng)不僅只在強烈陽光下運作，在陰天也能發(fā)電。由于反射陽光，少云的天氣甚至比晴天發(fā)電效果更好。與傳統(tǒng)的化石能源相比，光伏發(fā)電具有以下優(yōu)點：儲量豐富。燃料免費。無污染。低維護費用。原料儲量豐富。安裝方便。適合高海拔地區(qū)。1.1.2光伏發(fā)電存在的問題雖然光伏發(fā)電有很多突出的優(yōu)點，但同時也存在著一些有待考慮的問題：1．光電轉換效率不高由于光伏電池的特點，在選取光伏電池原材料時必須考慮到材料的光導效應和光導效果，目前光電轉換效率較高的單晶硅電池的轉換效率在20％左右，同時由于對光電效率轉換控制不當，真正的光電轉換效率還會降低。2．受氣候影響大如果在陽光不充足的多云或陰雨天氣，隨著光照強度的降低，光伏電池的轉換效率會大幅度降低，因此，光伏系統(tǒng)不適合應用于陰雨天氣較多的地區(qū)。另外，由于空氣中的塵埃會落到電池板上，長時間沉積會阻礙光線的照射，也會對轉換效率造成影響。3.光伏發(fā)電成本較高晶體硅太陽電池主要原料是高純硅，其純度高達99．9999％，雖然硅是地殼中含量僅次于氧的元素，但是要從石英砂中提煉出高純度的硅需要消耗大量的能量，成本較高，這就使得硅原料的價格一直居高不下，制約了光伏市場的快速發(fā)展。另外，由于硅提純技術被德國、日本、美國等國家壟斷，目前我國生產晶體硅電池需要的原料大多依賴進口，導-1-致生產成本進一步升高。1．2光伏發(fā)電自動跟蹤技術技術進步是降低光伏發(fā)電成本，促進光伏產業(yè)和市場發(fā)展的重要因素。幾十年來圍繞著降低成本的各種研究開發(fā)工作取得了輝煌成就，電池效率不斷提高，單晶硅電池的試驗室轉換效率已經從20世紀50年代的6％提高到目前的24．7％，多晶硅電池的轉換效率也達到了20．3％。硅片厚度持續(xù)降低，產業(yè)化技術不斷改進，30多年來，光伏電池硅片厚度從20世紀70年代的450-500微安降低到目前的180-280微安，降低了一半以上，大大的節(jié)省了硅材料。除了采用新的工藝和材料對光伏電池本身進行改進之外，采用適當的控制方式對光伏系統(tǒng)進行控制，使其能夠更高效的利用太陽能也是未來發(fā)展的一個重要趨勢。光伏發(fā)電自動跟蹤技術就是利用控制方法對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制，使光伏電池板始終對準太陽，以提升發(fā)電系統(tǒng)的效率。未來的太陽跟蹤裝置應采用全自動跟蹤。全自動太陽跟蹤裝置采用地平坐標系和雙軸跟蹤原理，機構設計朝著高靈活性、多維、大范圍跟蹤角度方向發(fā)展，用有限的光伏電池板接收更多的太陽輻射能量，降低光伏發(fā)電的成本113,141?？刂撇捎霉狻C、電一體化技術，通過對太陽光強弱的檢測，實現對太陽的全自動跟蹤，可廣泛應用于農業(yè)、電信、氣象等領域。跟蹤裝置由光敏探頭檢測太陽光強，通過跟蹤控制器，采用模擬壓差原理進行比較，發(fā)出命令，驅動機械部分轉動。位置開關使跟蹤裝置的跟蹤準確度高，范圍寬，有自動返回功能。1.3本文主要完成的工作因光伏電池的輸出特性受外界因素影響較大，如何對光伏系統(tǒng)進行有效控制使其能夠工作在最佳的狀態(tài)，有效的利用太陽能，從而能夠產生更多的電能，是一個非常重要的課題。本文在掌握光伏電池特性的基礎上，重點研究了光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)，采用了新的跟蹤策略，可實現高準確性跟蹤。本文的研究內容主要有如下幾點：1．分析太陽運行規(guī)律。對不同的跟蹤策略進行比較和分析，提出了適合本系統(tǒng)的跟蹤策略，并進行了機械結構的設計。2．對光伏自動跟蹤控制系統(tǒng)的硬件進行了總體設計，并對各個功能模塊電路進行設計。3．設計軟件控制方案，結合系統(tǒng)硬件完成試驗平臺的搭建。-2-為了更準確的檢測天氣狀況，也可通過檢測方陣輸出電壓低于閾值的方式判斷天氣狀況。用視日運動跟蹤彌補光電跟蹤的缺點，能在任何氣候條件下使光伏發(fā)電系統(tǒng)得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。這種跟蹤方式跟蹤準確度高，工作過程穩(wěn)定，可應用于許多大中型光伏發(fā)電自動跟蹤裝置。地球繞太陽公轉的軌道平面稱黃道面，而地球的自轉軸稱極軸。極軸與黃道面不是垂直相交，而是呈66.5°角，并且這個角度在公轉中始終維持不變。正是由于這一原因形成了每日中午時刻太陽高度的不同，以及隨之而來的四季的變遷。太陽高度的變化可以從圖1中形象地看到。圖中日地中心的連線與赤道面間的夾角每天（實際上是每一瞬間）均處在變化之中，這個角度稱為太陽赤緯角。它在春分和秋分時刻等于零，而在夏至和冬至時刻有極值，分別為正負23.442°。ED=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ＋式中，δ就是太陽赤緯角，即式（5）中的Ed，φ為當地的地理緯度，τ為當時的太陽時角。φ值不難獲得，且一旦確定，不會改變。δ值的計算可以從前述程序中得到。唯一需要說明的是太陽時角τ的計算。這里時S和分F的符號均加上了⊙下標，表示是真太陽時，為了從北京時求出真太陽時，需要兩個步驟：首先，將北京時換成地方時Sd：Sd＝S+（地理經度-120）*4/60式中，120°是北京時的標準經度，乘4是將角度轉化成時間，即每度相當于4分鐘，除60是將分鐘化成小時。這里應該指出的是，時角是以太陽正午時刻為0點的，順時針方向（下午）為正，反之為負。太陽方位角的計算式為（sinh⊙sinφ－sinδ）／cosh⊙cosφ第2個A值為午前的太陽方位，取360°－。圖2.2太陽運動軌跡的跟蹤方式太陽運行的軌跡是有規(guī)律可循的，通過計算可以得出任何時間和地點太陽的位置，從而完成對日跟蹤。視日運動軌跡跟蹤依靠計算太陽的準確位置然后運行控制程序使跟蹤裝布置，南北跟蹤。闡述單軸跟蹤原理，如圖所示。圖2-3中單軸跟蹤裝置的轉軸東西方向布置。控制計算太陽角度的變化，控制轉軸轉動，使太陽能電池板作俯仰運動，以跟蹤太陽。釆用這種跟蹤方式，一天之中只有正午時刻太陽光與電池板相垂直，而在早上或下午太陽光線都是斜射。采用單軸跟蹤的特點是結構簡單，但是由于入射光線不能始終與主光軸平行，收集光線的效果并不理想。2.2.2雙軸跟蹤如果能夠同時跟蹤太陽兩個角度的變化，就能獲得更多的太陽能量，雙軸跟蹤就是根據這樣的要求而設計的。雙軸跟蹤通常可以分為兩種方式：極軸式全跟蹤和高度角-方位角式全跟蹤。（1）極軸式全跟蹤另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。反射面繞極軸用與地球自轉角速度相同方向相反的固定轉速進行跟蹤，反射鏡按照季節(jié)時間的變化圍繞赤諱軸作俯仰運動以適應赤緯角的變化。這種跟蹤方式并不復雜，但從力學角度分析，在結構上反射鏡的重量不通過極軸軸線，極軸支撐裝置的設計比較困難。（2）高度角-方位角全跟蹤垂直于地面，俯仰軸垂直于方位軸。根據太陽角度的計算方法，工作時反射鏡根據太陽位置的理論計算值，繞方位軸轉動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變反射鏡的傾斜角，使反射鏡的主光軸始終與太陽光線平行。這種跟蹤裝置的跟蹤準確度高，而且反射鏡的重量保持在垂直軸所在的平面內，支持機構容易設計。但是在計算太陽角的過程中容易出現誤差，影響跟蹤準確度。2.2.3視日運動軌跡跟蹤與光電跟蹤相結合光電跟蹤是國內外常用的跟蹤方法，使用光敏管，將兩個光敏管分別置于光伏電池陣列平面的兩個點上，當太陽光線直射光伏陣列時，若光敏管將光信號轉換成電信號后的數值偏差在規(guī)定范圍內，即兩個測試點光強信號的偏差很小，電機不轉動。但隨著太陽的位置發(fā)生變化，光敏管檢測到的電信號偏差逐漸增大而超出了規(guī)定范圍，經放大電路將偏差信號放大，控制跟蹤裝置產生動作而重新使光伏陣列與太陽光線保持垂直，對準太陽，完成跟蹤。光電跟蹤的優(yōu)點是結構設計方便，跟蹤準確度高。但有一個缺點就是受天氣的影響較大，如果在稍長一段時間內出現烏云遮住太陽的情況，由于沒有光照，光敏管上沒有電信號產生，導致跟蹤裝置無法對準太陽，甚至會引起執(zhí)行機構的誤操作。視日運動跟蹤和光電跟蹤都存在一定的局限性。對于視日運動跟蹤，主要是在開始運因此需要定期人為調整跟蹤裝置。而光電跟蹤經常由于天氣問題，出現不跟蹤或錯誤跟蹤的情況，特別在多云的天氣會試圖跟蹤云層邊緣的亮點，電機往復運動，造成了能源的浪費和部件的額外磨損。如果將視日運動跟蹤和光電跟蹤相結合，互補其短，就可以得到比較滿意的效果。在-6-光電跟蹤的基礎上，同時設置視日運動軌跡跟蹤程序，當遇到烏云遮擋或陰天等天氣狀況時，由于光強太小，光敏管上產生的電信號會低于設定的閾值，系統(tǒng)自動跳到視日運動軌跡跟蹤程序進行執(zhí)行天氣好轉后自動跳出，繼續(xù)進行光電跟蹤。為了更準確的檢測天氣狀況，也可通過檢測方陣輸出電壓低于閾值的方式判斷天氣狀況。用視日運動跟蹤彌補光電跟蹤的缺點，能在任何氣候條件下使光伏發(fā)電系統(tǒng)得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。這種跟蹤方式跟蹤準確度高，工作過程穩(wěn)定，可應用于許多大中型光伏發(fā)電自動跟蹤裝置。因此，本文采用兩種跟蹤方式相結合的方法，同時將光電跟蹤方式作為主要跟蹤方式，視日運動軌跡跟蹤方式作為補充，這樣一方面可以發(fā)揮光電跟蹤的優(yōu)勢，使跟蹤更加準確；另一方面可以在陰天等特殊天氣環(huán)境下繼續(xù)跟蹤太陽。2.3控制系統(tǒng)總體設計2.3.1控制系統(tǒng)所要實現的功能分析太陽自動跟蹤裝置控制系統(tǒng)需要實現的功能就是通過發(fā)出控制信號對跟蹤系統(tǒng)機械執(zhí)行機構的角度進行精確控制，實現對太陽運行軌跡的跟蹤。并要求整個系統(tǒng)能夠自動處理各種因天氣狀況引起的誤判斷，能夠全天候的自動運行，結構簡單可靠，由于系統(tǒng)對控制對象移動速度要求不高，只要求位置角度的精確控制，因此用步進電機作為控制部件。運行軌跡的算法，可根據當地的緯度、時間、日期就計算出某一時刻的太陽高度角和方位角。通過控制常情況后，再次工作時會產生跟蹤混亂。若單獨采用光電跟蹤，由于系統(tǒng)易受外界干擾也不能保證系統(tǒng)對太陽運行軌跡的精確跟蹤。我們提出的視日運動跟蹤和光電跟蹤相結合的工作方式，有效的彌補了單獨釆用一助方式的方法進行跟蹤。在光線較強時，采用光強檢測電路檢測光線偏差進行光電跟蹤，統(tǒng)的跟蹤準確度又提高了系統(tǒng)的可靠性，能夠保證系統(tǒng)全自動準確的跟蹤太陽運行軌跡。止轉動，在第二天日出時刻自動從跟蹤初始位置，進行新一天的跟蹤。-7-2.3.2控制系統(tǒng)的工作過程在一天中陽光充沛的時段里，系統(tǒng)采用光電跟蹤方式，當太陽光照射到傳感器上時，把光伏電池陣列和太陽位置偏差給出的傳感信號，經過前置放大器、電壓跟隨器后保存到控制器中，由控制器按照預先設定的程序進行一定的處理后控制步進電機轉動，使聚光器隨著太陽移動而轉動，從而達到跟蹤的目的。若遇到天氣突變，程序自動轉為視日跟蹤。這兩種跟蹤方式都進行方位角和高度角兩個角度的精確調節(jié)。赤道坐標系相對地平坐標系更為簡單直接，可以精確地描述太陽的運行軌跡。但赤道坐標系是以赤道平面、地球的極軸為基準，在實際應用中跟蹤裝置機械結構的設計和安裝都很困難，因此在滿足跟蹤準確度的前提下采用地平坐標系，由當地的緯度、日期、時間計算太陽的方位角和高度角，從而控制步進電機實現跟蹤裝置對太陽的跟蹤。本文采用高度角-方位角全跟蹤方式，根據其原理設計了一種簡單、實用的光伏自動跟蹤裝置的機械機構。機械機構主要由支架、步進電機、傳動齒輪、位置開關和基座組成。為了能夠產生較大的輸出轉矩來帶動光伏陣列的轉動，使用大齒輪與電機進行連接，這樣一方面可以避免使用減速器降低成本，另一方面可以產生較大的力矩。方位軸垂直于地面，俯仰軸平行于地面。大齒輪R1固定在方位軸上，且齒輪中心與方位軸的軸心重合，方位軸安裝在基座上，其相對于基座可以轉動，電機Ml轉動可以帶動大齒輪R1動作產生大的轉矩。大齒輪R2M2與大齒輪R2位置開關的作用是當光伏陣列轉動的范圍超過預設范圍時，停止跟蹤，自動復位。圖控制信號驅動電機Ml轉動，電機輸出軸帶動固定軸上的大齒輪R1轉動，因此帶動方位軸以及固定在方位軸上的轉動架及光伏陣列同步轉動，實現了水平方向的跟蹤。然后控制信號驅動電機M2帶動光伏陣列相對于支架俯仰轉動，跟蹤太陽高度角，直到光伏陣列正對太陽，在電機Ml、電機M2的共同作用下實現對太陽方位角和高度角的跟蹤。該機構特點是結構簡單，便于控制，跟蹤準確度高。對方位角、高度角的跟蹤，利用大齒輪產生的力矩，能在使用功率較小的電機的同時傳遞足夠大的動力，使用功率較小的電機降低了其能源成本和系統(tǒng)造價。整個跟蹤機構的結構緊湊，大齒輪的應用還提高了跟蹤的準確度，且提高了傳動裝置的壽命。-9-3.1控制系統(tǒng)硬件總體設計自動跟蹤裝置的控制系統(tǒng)主要由控制器、光敏管、光強檢測電路、步進電機、電機驅動等組成。根據控制系統(tǒng)的設計要求構建一個以控制器為核心的應用系統(tǒng)，硬件電路的設計主要包括兩部分的內容：一是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備。二是系統(tǒng)擴展，即當單片機內部的功能單元，如ROM，RAM,I/O等容量不能滿足系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。在系統(tǒng)的配置和擴展設計中，應遵循以下三個原則：1.片外擴展時盡可能選擇典型電路，使硬件系統(tǒng)標準化。系統(tǒng)的配置除了滿足基本功能之外，應留有一定余地，便于二次開發(fā)。2.系統(tǒng)中相關器件要盡可能做到性能匹配。硬件結構應結合應用軟件方案一起考慮。必須考慮其驅動能力。圖按模塊分別對各單元電路進行電路設計，然后進行硬件合成，將各單元電路按硬件框圖中各部分所實現的功能組合到一起，構成一個完整的硬件電路圖。在整個控制系統(tǒng)中，通過單片機的外圍電路采集模擬量和開關量并輸入到單片機的控制口，經過處理后輸出到執(zhí)行部件進行相應的動作，完成整個系統(tǒng)的控制。關于提高系統(tǒng)準確性和穩(wěn)定性從實際試驗的結果和理論分析來看，提高光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)的跟蹤準確度和穩(wěn)定性有以下幾種方案：1.適當增加用于遮擋光敏傳感器的擋板高度。試驗證明，擋板的高度越高，跟蹤的準確度越高。當光線發(fā)生偏移，擋板可以擋住一部分光線，使光線主要落在一個光敏傳感器上，另外一個光敏傳感器由于光線被遮擋，光線會迅速減弱，使電壓偏差迅速改變，即提高了跟蹤的準確度。2.在跟蹤過程中改變電機運行方式。太陽方位角和高度角跟蹤時，單片機控制步進電機驅動H/D端口為高電平，電機采用半步運行方式。在進行跟蹤結果檢驗后，若沒有達到跟蹤要求，繼續(xù)跟蹤時采用半步運行方式，很可能造成跟蹤幅度過大，超出范圍，使系統(tǒng)處于失調狀態(tài)。因此，跟蹤結果檢驗后應將H/D置為低電平，使步進電機運行在1/8步運行方式，既提高了跟蹤準確度，又避免失調。3.提高試驗裝置的加工準確度。試驗裝置加工準確度提高后，可以改善機械性能，減少步進電機在運行過程中的震動、停轉、過沖等情況的發(fā)生，減小跟蹤裝置運轉時部件之間的摩擦。4.采用角度傳感器檢測光電跟蹤時已轉過的角度。本文所選擇的步進電機，在試驗過程中發(fā)現在電機運轉時會出現丟步現象，這雖然對光電跟蹤影響不大，但由于視日運動跟蹤是依據理論計算值與實際運轉的差值進行跟蹤，電機丟步會導致理論推算的電機轉動角度與實際轉動角度存在偏差，因此，會直接影響視日運動跟蹤的準確度。采用角度傳感器可精確檢測角度變化，確保跟蹤準確。5.當外界的風速大于光伏發(fā)電機械支架所承受壓力時，壓力傳感器會將這一情況傳給單片機控制系統(tǒng)。從而，單片機控制光伏板逐漸地平行于風速的方向，使整個裝置處于保護狀態(tài)。3.2控制系統(tǒng)核心部件的選擇目前控制系統(tǒng)所采用的控制器種類很多，主要有工控機、可編程邏輯控制器(PLC)、單片機等。工控機是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。但釆用光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)的目的就是為了節(jié)省光伏發(fā)電的成本，如果用工控機或者PLC但由于成本問題，反而達不到降低發(fā)電成本的目的。而單片機具有高可靠性、低成本的特-11-點，且其控制能力完全能達到本系統(tǒng)要求，故采用單片機作為控制系統(tǒng)的主控芯片既能實現準確跟蹤，又可以很大程度的節(jié)省成本。通過分析和對比多種單片機，本文選擇了STC89C51單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，掉電模式下典型功耗低于O.l微安，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序，空閑模式下的典型功耗低于2mA,正常工作模式下功耗范圍為4mA7mA。綜合以上特點，STC89C51單片機非常適合本控制系統(tǒng)。圖EA/VPP(31腳）:接高電平5）I/O端口引腳：用來連接單片機和外部設備，實現數據的輸入/輸出。P0.0—P0.7(39腳—32端口3.3光強檢測電路設計光強檢測電路主要是將光敏傳感器輸出的電信號進行放大比較，然后將偏差信號送到單片機進行處理，從而控制執(zhí)行部件對太陽的高度角和方位角進行跟蹤。電路中用到了5個光敏三極管，將其全部固定在一個正方形的平板上，正方形的中心放置光敏三極管DO、個光敏管與平板邊緣留有間隔。將平板用一不透光的下方開口的正方形方框體蓋住，其下方邊緣正好與正方形平板的邊緣重合。方框體的頂部用透明的玻璃蓋住，以便光線能夠通過，并將中心點用不透明的材料遮擋，其直徑與光敏傳感器D0的直徑相同，D0位于遮擋圈的正下方。將整個光檢測裝置固定在與光伏電池方陣平行的平面上，使正方形的邊緣與水平和豎直方向平行。當陽光射入時，首先通過D1和D2進行水平方向的光強檢測，完成太陽方位角跟蹤。然后通過D3和D4進行豎直方向的光強檢測，完成太陽高度角的跟蹤。D0的作用是對水平和豎直跟蹤后的結果是否符合進行判斷，假設經過跟蹤調整后沒有正對太陽，則D0的一部分會暴露在光線下，這樣就會有電信號產生，若此電信號大于預設值，則認為跟蹤沒有完成，需繼續(xù)進行跟蹤。3DU33反向擊穿電壓為15V，最高工作電壓10V,暗電流0.3uA,光電流0.5-lmA，功耗30mW。其通常有兩種工作狀態(tài)：(1)加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，(2)不加電壓，利用P-N結在受光照時產生正向電壓的原理，把它用作微型光電池。由于進行光電跟蹤需要有較大的信號電源來提高跟蹤準確度，因此要加入反向電壓。LM358內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。其封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。水平方位光強檢測電路主要由光敏傳感器、集成運算放大器、三極管、電阻、電容等元件組成。下面講述跟蹤過程。當光照射到光檢測裝置上，光敏三極管D1和D2由于受光照導通，其兩端的電壓將有所變化，但變化的幅度不同，使用三極管將產生的電信號進行放大。由集成運放LM358及電容組成的電壓跟隨器兩端的電壓保持相等，可以有效避免前后電路間的相互影響。差分放大器將兩路電壓的差值放大。將比較器輸出端的電壓與參照電壓比較，若同向輸入端電壓高于反向輸入端，則輸出為高，否則為低，參照電壓VrefV1送入單片機，若V1為低電平，則認為系統(tǒng)需要調節(jié)，單片機發(fā)出控制信號控制電機轉動，直到在水平方向對準太陽為止。若比較結果V1為高電平，電機無需轉動。圖電路。這是因為在豎直方向太陽的運動軌跡是先高再低，這就要求電機要在上午正轉，而在下午反轉。當差分放大器的輸出電壓Vd3d4的范圍在正轉參照值（Vref2）和反轉參照值(Vref3)之間時，電機不轉動。在上午的時段，當Vd3d4大于Vref2時，電機正轉。在下午的時段，當Vd3d4小于Vref3時，電機反轉。由光敏三極管DO所組成的跟蹤驗證電路，其直接將傳感器產生的電信號和參照電壓Vref0。相比較，若電壓高于參照電壓，則電路輸出端V0為低電平，此時認為水平和豎直方向的跟蹤沒有達到要求，需重新進行水平和豎直方向的跟蹤。3.4單片機接口電路設計由于STC89C51的工作電壓范圍為5.5V-3.4V,而蓄電池的輸出電壓要遠髙于5V,因此了有傳統(tǒng)的穩(wěn)壓、濾波、隔離防干擾功能外，還應具有抗電源瞬態(tài)欠壓、防止瞬間脈沖干擾和掉電等功能，才能保證單片機在惡劣的環(huán)境中不出現故障。因此，采用性能穩(wěn)定的三端穩(wěn)壓集成電路H7805來實現電壓轉換，電源電路如圖所示。如圖所示，三端穩(wěn)壓集成電路H7805有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用H7805來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件很少，只需要4個電容，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便。在實際應用中，在三端穩(wěn)壓集成電路上安裝足夠大的散熱器，當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。電路的輸入為蓄電池的輸出電壓，輸出為5V，作為單片機電源。要實現自動跟蹤控制系統(tǒng)的功能，還需要-5V電源，采用如圖所示的ICL7660芯片及外圍電路進行正負5V電壓之間的變換。圖STC89C51單片機具有在系統(tǒng)可編程(ISP)特性，單片機在用戶系統(tǒng)上即可下載和燒錄用戶程序，而無須將單片機從己生產好的產品上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進單片機內部，這樣既方便又省去了購買通用編程器的費用。另外，由于可以將程序直接單片機內部固化有ISP系統(tǒng)引導程序，配合PChexSTC提供了ISP專用下載工具STC-ISP，將其安裝于PC機上實現文件的導入，但要實現PC機與單片機的連接和通訊必須設計串行通訊電路。串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數據信息的傳輸是在單根數據線上，以每次一個二進制位移動的，它只需一對傳輸線進行傳送信息，因此其成本低，適用于遠距離通信。串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式，同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復雜，而異步通信應用于傳送速度在50到19200波特之間，是比較常用的傳送方式。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232C標準是目前最常用的一種串行通訊標準，是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)正式公布的，該標準適用于數據通訊設備(DCE)和數據終端設備(DTE)間的串行二進制通信，最高數據傳送速率可達19.2kbps，最長傳送電纜可達15米，RS-232C標準定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD,串行輸出TXD和地線RS-232C標+15V-15VTTL和CMOS電平是不同的，在接口電路和計算機接口芯片中大都為TTL或CMOS電平，所以在通信時，必須進行電平轉換，以便與RS-232C標準的電平匹配，MAX232芯片可以完成電平轉換這一工作。圖圖中，MAX232芯片外圍需要4個電解電容分別是Cl、C2、C3、C4,是內部轉換所需要的電容，均選用lO為O.l的引腳為接TTL/CMOSR2IN為接RS-232C電平的引腳，選擇MAX232的第二路進行發(fā)送和接受，因此TTL/CMOS電平的T2IN引腳接STC89C51單片機的串行發(fā)送引腳TXD;R20UT接單片機串行接收引腳RXD,與之對應的RS232C電平的T20UT接PC機的接收端RD;R2IN接PC機的發(fā)送端TD。因為MAX232芯片具有驅動能力，因此不需要外加驅動電路。3.4.3模擬量轉換電路STC89C51單片機自帶A/D音量檢測和頻譜檢測等功能，本控制系統(tǒng)的A/D轉換模塊，主要功能是采集主回路模塊的A/D控芯片確定。由于光檢測所要求的精度較高，故采用STC89C51單片機自帶的A/D轉換功能很難達到控制系統(tǒng)的要求，因此，需要重新設計適合本控制系統(tǒng)的A/D轉換電路。本章采用ICL7135作為A/D轉換芯片，與常用的A/D轉換芯片如ADC0809、TLC2543、ICL7109等相比，ICL7135與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分A/D轉換器，具有精度高(精度相當于14具有±20000個數的分辨率，而且有BCD碼和STB選通信號輸出，本章利用ICL7135的BUSY如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號就要占5個I/O口，而利用ICL7135的BUSY端，只要一個I/O和單片機內部的一個定時器就可以把ICL7135的數據送入單片機。ICL7135外圍電路如圖所示，ICL7135通過分頻電路獲得工作所需的頻率輸入。將ICL7135的BUSY信號接到單片機的P3.3T1的選通控制信號GATE=1,此時定時器T1是否工作將受到BUSY信號的控制，當ICL7135開始工作時，即積分波形的Signal-Integrate相開始時，ICL7135的BUSY信號跳高，定時器T1才開始工作，且定時器T1的所記錄的數據與ICL7135的測試脈沖(從積分波形的Signal-Integrate相開始到Deintegrate相結束這一區(qū)域內的脈沖)存在一定的比例關系。圖由于跟蹤裝置的工作地點通常在野外，環(huán)境往往比惡劣和復雜，單片機不可避免的要受到來自外部的干擾及各種電氣干擾的影響。這時單片機可能會出現輸入、輸出錯誤，甚至會干擾到程序指針PC,使其發(fā)生錯誤，那就有可能誤將非操作碼當作操作碼來執(zhí)行，會造成程序執(zhí)行混亂甚至進入死循環(huán)，使系統(tǒng)無法正常運行。因此如何發(fā)現系統(tǒng)運行受到干擾，如何攔截失去控制的程序的流向，使程序納入正常軌道是單片機應用系統(tǒng)中必須解決的問題。因此利用STC89C51單片機的看門狗功能，防止程序在執(zhí)行時陷入死循環(huán)。產生中斷或輸出一個脈沖，強制單片機復位，程序指針PC恢復初始值，從而使程序恢復正常運行。因此在單片機正常工作時，程序不斷地在定時時間到來之前對定時器復位，定時器就不會產生中斷或溢出脈沖。如果因干擾而出現死循環(huán)，定時器不能及時復位，定時時間到，會產生中斷或輸出一個脈沖，強制單片機復位。在單片機中使用看門狗技術能有過看門狗特殊功能寄存器對看門狗定時器進行控制。STC89C51看門狗定時器特殊功能寄存器中EN_WDT為看門狗允許時，看門狗啟動。CLR_WDT為看門狗清零位，設置為“1”時，看門狗將重新計數，硬件將自動^零此位。根據PS0設定值可確定預分頻值，可以計算出看門狗的溢出時間。計算看門狗溢出時間的公式為：當W=12,選為12時鐘模式;當W=6時，選為6時鐘模式。本系統(tǒng)的晶振頻率選用11.0592MHz,兩個電容均選用33pF的電容。若選用12時鐘模式，根據看門狗溢出時間的計算公式，可得出不同預分頻值下的看門狗溢出時間。根據前面的討論，自動跟蹤系統(tǒng)在進行視日運動跟蹤時，需要有準確的時間才能芯片DS12887,該芯片采用CMOS技術制成，具有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池，釆用DS12887芯片設計的時鐘電路不需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機接口。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡單、準確度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。DS12887時鐘芯片的主要功能有：可作為PC機的時鐘和日歷；在沒有外部電源的情況下可工作10年以上，不丟失數據；自帶晶體振蕩器及鋰電池；可計算到2100年前的秒、分、小時、星期、日、月、年7種日歷信息，并有閏年補償功能；二進制數碼或BCD碼表示時間、日歷和鬧鐘；12和24小時兩種制式，12小時時鐘模式帶有PM和AM指示；Motorola和Intel總線時序選擇；128字節(jié)RAM單元與軟件接口，其中14字節(jié)為時鐘單元和控制/狀態(tài)寄存器，114字節(jié)為通用RAM,可由用戶使用，所有RAM單元數據都具有掉電保護功能：可編程方波輸出；中斷信號輸出IRQ和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行置位測試。DS12887時鐘芯片與STC89C52RC單片機的接口電路如圖所示。圖和時鐘芯片MOTIntel時序。RESET引腳與VCC連接，使DS12887在進入或退出電源失效狀態(tài)時不影響任何控制寄存器的值；ADOAD7接到STC89C51單片機的P2口，作為地址和數據輸入的通道；IQR接到INT0端，低電平有效，-19-用作單片機的中斷請求輸入；AS端接單片機ALE端，作為地址選用輸入；DS和R/W分別接單片機的WR和RD端；CS片選信號接到單片機的P1.7端口。3.5控制執(zhí)行部件設計3.5.1步進電機驅動控制系統(tǒng)步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構，當步進驅動器接收到一個脈沖信以固定的角度一步一步運行的，可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差的特點廣泛應用于各種開環(huán)控制。感應子式步進電機與傳統(tǒng)的反應式步進電機相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。1.脈沖信號產生。脈沖信號由單片機產生，信號的占空比越大，電機轉速越快。2．信號分配。二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種。3．功率放大。功率放大是驅動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態(tài)平均電流。電源。步進電機一經定型，其性能取決于電機驅動電源。步進電機轉速越高，力矩越大則要求電機電流越大，驅動電源電壓越高。步進電機的選擇主要考慮步距角、靜轉矩及電流三大要素。1.步距角的選擇。電機的步距角取決于負載準確度的要求，將負載的最小分辨率換算到電機軸上，每個當量電機應走的角度。電機的步距角應等于或小于此角度。本系統(tǒng)采用二相0.9度/1.8度的電機和細分驅動器。2.靜力矩的選擇。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載兩種。直接起動時兩種負載均要考慮，加速起動時考慮慣性負載，恒速運行考慮摩擦負載。靜力矩應為摩擦負載的2-3倍以內。圖本系統(tǒng)采用CW-220型步進電機驅動模塊，該驅動模塊適用電壓范圍寬，釆用高頻恒流斬波，脈寬調制式驅動。采用細分克服低頻抖動，提高了運行頻率和運行力矩。運行2040VDC單電壓供電；相電流可在01.5A之間調節(jié)；全橋PWM微步驅動模式；運行方式有半步、1/8步兩種；有過熱保護；運行環(huán)境為溫度-3040°，濕度<90%。CW-220驅動器與步進電機和控制器的電路連接如圖所示：圖3.6整體電路圖的設計本跟蹤系統(tǒng)設計的電路圖如圖3-13所示，計時芯片的時間數據由P1.0、P1.1兩口讀入單片機，經過處理后單片機通過P0.1～P0.4以及P2.0～P2.4分別向控制東西方向以及南北方向的步進電機驅動芯片傳輸控制信號來控制太陽能電池板始終正對太陽。4.1主控制模塊的軟件設計系統(tǒng)的控制作用主要由主控芯片來完成，跟蹤裝置控制系統(tǒng)的主控芯片主要完成兩個任務，即光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤。其主程序流程圖如圖所示。下面根據程序流程圖來說明跟蹤裝置的工作過程。當清晨太陽升起的時候，跟蹤裝置處于跟蹤的起始位置，進行程序的初始化。完成初始化之后，系統(tǒng)會判斷此時的天氣情況，主要是依靠檢測光伏電池兩端的電壓來進行判斷，由光伏電池的特性可知，光照強度越高，電池板兩端的電壓越大，若測得的電壓Vout超出閾值Vturn,則認為太陽輻照的光強達到了進行光電跟蹤的條件。若經過檢測沒有達到規(guī)定的光照強度，則系統(tǒng)自動轉向視日運動軌跡跟蹤的程序。無論是哪種跟蹤方式，單片機都會自動記錄對電機驅動所發(fā)出的脈沖數，也就相當于要對跟蹤裝置轉過的角度進行記錄。為了使系統(tǒng)能夠更加科學化，本這樣在很大程度上節(jié)省了發(fā)電成本而不會影響跟蹤的準確度。為了避免在黃昏時由于光線較弱而引起的系統(tǒng)誤判斷，在方位角的跟蹤裝置上安裝了兩個位置開關，當進入跟蹤尾聲時，一旦碰觸到位置開關K1,步進電機就會按相反的方向旋轉，直到碰觸到開始位置的位置開關K2,結束這一天的跟蹤。行建立運行環(huán)境，包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。初始化程序包括輸入輸出端口初始化，系統(tǒng)振蕩器初始化，A/D轉換器初始化、定時器初始化、看門狗初始化、中斷初始化、電源初始化、參數初始化等。其中A/D轉換器的初始化包括轉換通道的選擇，采樣頻率的設定，轉換器電壓基準的選擇，轉換啟動方式的設定；看門狗(WDT)初始化，當看門狗定時器溢出時，將強制CPU進入復位狀態(tài)，為了防止復位，必須在溢出發(fā)生前由應用軟件重新觸發(fā)WDT。4.2光電跟蹤模塊程序設計光電跟蹤是本跟蹤系統(tǒng)的主要跟蹤方式，光強檢測電路在3.3節(jié)已作介紹。其程序流程圖如圖4-2所示。下面根據流程圖4-2介紹光電跟蹤模塊的程序運行過程。光敏傳感器受到太陽光照后會產生電壓信號，若落在不同傳感器上的光照強度不同，它們所產生的電壓值也不相同。在水平方向，光敏傳感器D1和D2產生不同的電壓值，將兩電壓值進行差Vd1d2與預設值Vref1Vd1d2大于P1.1口電壓V1就為低電平，此時單片機發(fā)出控制脈沖使步進電機Ml正轉，由于太陽水平方向的運動方向為自東向西，因此電機Ml無需反轉就能完成方位角跟蹤。電機Ml轉動直到跟蹤裝置在水平方向對準太陽，即水平方向光強檢測電路的輸出端電壓K為高電平為止。方位角調整完之后，再對俯仰角進行調整，其原理和方位角的調整方法基本相同，但由于太陽的高度角是先增大再減小，即太陽先升高再下降，因此電機M2在上午的時段順時針旋轉，而在下午的時段要沿逆時針旋轉，通過單片機的P1.2和P1.3口可進行電機的控制，P1.2為低電平，電機正為低電平，電機反轉。太陽方位角和高度角的跟蹤之后，程序將會進入跟蹤結果的驗證階段，光敏傳感器DO及周圍元件組成的驗證電路將對跟蹤的結果進行檢驗，如果跟蹤結果符合要求，程序會進入待機狀態(tài)，等待下一次跟蹤。但如果跟蹤結果超出了規(guī)定的范圍，驗證電路將會把單片機P1.0端口的電平拉低，這樣程序就又會轉入跟蹤狀態(tài)，重新進行方位角和高度角的跟蹤，直到驗證結果符合要求為止。在調整過程中，程序對電機轉動的角度進行存儲，以便當轉入視日運動軌跡跟蹤模式時準確計算裝置已經轉過的角度。-25-圖在光電跟蹤時，程序每成功進行完一次跟蹤，就會轉入待機狀態(tài)等待下一次跟蹤。目前設定的待機時間為10分鐘，10分鐘過后，程序會進行新一次的跟蹤。當光線條件不夠時，程序自動轉入視日運動軌跡跟蹤模式。視日運動軌跡跟蹤模式是光電跟蹤模式的有利補充，當天氣轉變，光電跟蹤方法失去跟蹤能力時，發(fā)揮了其特有優(yōu)勢。其程序流程圖如圖4-3所示。視日運動軌跡跟蹤模式的算法采用地平坐標系，程序通過輸入的時間、緯度和太陽赤緯角的查詢，根據2.1節(jié)中討論的方法計算出太陽高度角和方位角的理論值。根據步進電機的步距角計算出需要的脈沖個數，然后單片機發(fā)送相應數量的脈沖信號到電機驅動器，驅動電機轉動相應的角度。視日運動軌跡跟蹤和光電跟蹤都是在水平和豎直方向同時跟蹤。系統(tǒng)開始每隔一定的時間間隔，對高度角和方位角進行一次跟蹤。單片機每隔一定的時間間隔向步進電機驅動器發(fā)送CP脈沖和方向電平信號。通過電池板的轉動角度以及機械裝置的傳動比可以計算出步進電機輸出軸的轉動12a<0;在12a>0。高度角的范圍是0120°,在正午時達到最大，之后開始下降，直至為0。5結論我國太陽能資源非常豐富，但是對太陽能的利用還遠遠不夠。主要原因是太陽能利用設備的效率低、成本高。國內目前開發(fā)出來的太陽自動跟蹤平臺的成本都比較髙，真正大批量投入使用的幾乎沒有。針對這一問題，本文在前人研究的基礎上做了進一步開發(fā)，將光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤方式按照一種新的方法結合在一起，提出了一種新型光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)的設計方案，其應用性強，性能穩(wěn)定，系統(tǒng)造價低，跟蹤準確度高，可明顯降低光伏發(fā)電的成本。本文的主要工作總結如下：1.詳細分析比較了光電跟蹤方式和視日運動軌跡跟蹤方式各自的優(yōu)缺點，提出了將兩種跟蹤方式結合，并將光電跟蹤方式作為主要跟蹤方式的方法，實現了兩種方式互補。加入驗證電路來進行跟蹤結果的檢驗，進一步提高了跟蹤的準確性。設計了新型的機械執(zhí)行機構，成本低，跟蹤效果好。2.對目前常用的控制器進行了分析對比，考慮到系統(tǒng)成本及采用跟蹤系統(tǒng)的意義，采用單片機作為主控制芯片。結合本文提出的跟蹤方法，進行了硬件的總體設計和各個模塊的電路設計，實現了光電跟蹤和視日運行軌跡跟蹤的有效結合。3.對自動跟蹤裝置控制系統(tǒng)的軟件進行了設計。按照已提出的跟蹤策略，設計了光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤模塊軟件流程。最后根據跟蹤效果提出了改進方案。-28-6致謝本文是在導師杜士鵬教授的悉心指導下完成的。他淵博的知識，嚴謹的治學態(tài)度，鞭策我不斷努力探索。每次去找杜老師，他都能細心的給與我講解，一聊就是一個上午。我打心底佩服杜老師的敬業(yè)精神。我想他敏銳的洞察力和孜孜不倦的教誨使我受益終身，無論是現在還是將來，都將激勵我奮發(fā)向上。值此畢業(yè)論文完成之際，謹向杜老師致以衷心感謝和崇高敬意。其次，我要特別感謝我的同學張鵬飛、蔣國輝，他們不僅給我的課題提供了詳實的資料，而且對我所遇到的問題都做了耐心細致的講解，使我受益非淺。本課題的完成也凝結著他們的智慧。我也要感謝因特網，在我束手無策時，你像百科全書一樣給與我大量的一手資料。同時，你讓我知道信息的重要性，如何搜集資料。我還要特別感謝我的父母，多年來正是他們無私的奉獻與無條件的支持才使得我得以完成學業(yè)。最后，對所有關心、理解、支持、幫助我的人們致以誠摯的謝意！-29-7參考文獻【l】羅運俊，何梓年，王長貴．太陽能利用技術．北京：化學工業(yè)出版社，2005：1-9．200117(4)22-30．【3】余海．太陽能利用綜述及提高其利用率的途徑．能源研究與利用，200479(3)8-9．【4】KALOGIROUS．Thepotentialofsolarindustrialprocessheatapplications．Applied，2003，76：337—362．【5】TSURY，ZEMEI．Lon94ermperspectiveonthedevelopmentofsolarenergy[J]．SolarEnergy,2000，68：379-392．【6】李俊峰，王斯成，張敏吉，等．2007中國光伏發(fā)展報告．北京：中國環(huán)境科學出版社，2007：8．22．【7】BADRANStudyinindustrialapplicationsof