太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计

【摘要】：太阳能是一种环保的绿色能源,而且是巨量的、可再生的,因此在对新能源的开发利用上,太阳能发电有着巨大的优势。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。 本课题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。 论文具体内容为以下几点:首先,根据太阳能自动跟踪的具体工作要求提出方案;然后对光线和影子的特性进行详细分析,根据分析得到的结果,设计了符合整体方案的光线偏移感应装置传感器;其次,根据空间位置的变化原理设计并制作了双轴传动机械机构以及根据自动跟踪的要求设计制作了动力控制装置,以保证太阳能自动跟踪动作的进行;最后,编写了基于RS232通信的上位机控制台程序,保证在恶劣天气时,跟光传感器可能失效的情况下,系统使用计算机控制来进行太阳能自动跟踪发电。 经试验,系统整体运行良好,实现了太阳能自动跟踪。 【关键词】：太阳能 自动跟踪 机械传动 自动控制 计算机
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK514
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 太阳能发电的实际意义8-9
• 1.1.1 太阳能是当前能源的替代能源之一8-9
• 1.1.2 太阳能是人类可利用的清洁能源之一9
• 1.1.3 太阳能辐射资源丰富9
• 1.2 目前国内外太阳能发电现状9-11
• 1.3 太阳能自动跟踪系统11-13
• 1.4 研究内容13-14
• 第2章 太阳能自动跟踪传感器的设计14-30
• 2.1 太阳能跟踪的设计方案14-15
• 2.1.1 常用的太阳能跟踪方案14-15
• 2.1.2 太阳能跟踪的方案确定15
• 2.2 太阳能跟踪传感器的设计15-26
• 2.2.1 光线和影子的关系15-17
• 2.2.2 跟踪传感器的跟踪精度17-18
• 2.2.3 太阳能跟踪传感器方案确定18-21
• 2.2.4 太阳光照的强度检测21-22
• 2.2.5 太阳能跟踪传感器的设计制作22-26
• 2.3 跟踪传感器的电路测试26-27
• 2.4 结果分析27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 双轴自动跟踪传动的机械设计30-40
• 3.1 机械机构的设计访法30
• 3.2 太阳能自动跟踪的机械传动机构设计30-35
• 3.2.1 跟踪的要求30-31
• 3.2.2 方案比较31
• 3.2.3 方案确定31-32
• 3.2.4 跟踪系统的垂直轴设计32-34
• 3.2.5 跟踪系统的水平轴设计34-35
• 3.3 自动跟踪机械传动中零件的设计35-38
• 3.3.1 垂直轴轴承的选用35-36
• 3.3.2 跟踪系统的水平轴轴承设计36-38
• 3.4 太阳能自动跟踪的机械传动的动力源38
• 3.5 自动跟踪的机械联接38-39
• 3.6 自动跟踪的机械传动机构安装39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 控制电路及程序设计40-52
• 4.1 单片机简介40
• 4.2 太阳能自动跟踪控制40-47
• 4.2.1 自动跟踪的控制40-41
• 4.2.2 信号采集电路41-45
• 4.2.3 机械运动控制45-47
• 4.3 机械运动的转角控制47-48
• 4.4 单片机和PC 的通信48-49
• 4.5 太阳能自动跟踪控制系统实施及程序设计49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 基于 PC 的人机交互控制程序52-60
• 5.1 基于PC 人机交互的太阳能跟踪52-53
• 5.1.1 基于数据库查询的跟踪方法52
• 5.1.2 天文日历跟踪方法52-53
• 5.2 开发工具介绍53
• 5.2.1 Delphi 简介53
• 5.2.2 SQL server 数据库简介53
• 5.3 程序设计53-59
• 5.3.1 系统模块设计53-55
• 5.3.2 数据库逻辑结构设计55-56
• 5.3.3 各模块程序的编写56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 自动跟踪的实验及数据分析60-66
• 6.1 跟踪传感器的实验60-62
• 6.2 双轴自动跟踪中机械及控制部分的实验62-63
• 6.3 整机实验63-65
• 6.3.1 调试过程63-64
• 6.3.2 实验方案64-65
• 6.3.3 实验结果和分析65
• 6.4 本章小结65-66
• 第7章 结论66-68
• 7.1 课题总结66
• 7.2 存在的问题和展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间的研究成果72

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