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太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)
閱讀�7934�(shí)間:2011-01-05 15:25:12

  太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用在地平坐�(biāo)系下的太陽跟蹤及程序跟蹤�傳感�跟蹤相結(jié)合的控制方式,即采用程序控制,利用光�(xué)傳感器對太陽能板做自�(dòng)定位和誤差校�,而通過單片�(jī)控制步�(jìn)電機(jī)來實(shí)�(xiàn)。單片機(jī)利用�(shí)鐘提供的日期和時(shí)�,計(jì)算出太陽能板的預(yù)期位�,與編碼�提供的當(dāng)前位置比較,輸出控制信號(hào)。驅(qū)�(dòng)裝置根據(jù)單片�(jī)提供的信�(hào)控制俯仰角電�(jī)和方位角電機(jī)使太陽能板運(yùn)行至太陽垂直照射�(diǎn),從而�(jìn)行跟�。傳感器在太陽能板位置出�(xiàn)誤差�(shí)�(jìn)行校��

引言

  隨著社會(huì)�(jīng)�(jì)的快速發(fā)展,人類所面臨的能源問題越來越突出,太陽能作為一種清潔能�,無疑受到各國的普遍重視。在相同條件�,光照強(qiáng)度越大,太陽能電池輸出功率越�。因而增大太陽能電池受光面的光照�(qiáng)�,就可增大太陽能電池輸出功率。除了提高太陽光電池本身的轉(zhuǎn)換效�(yīng)和提高蓄電池充放電效�(yīng)�,對太陽的自�(dòng)跟蹤是太陽光伏發(fā)電系�(tǒng)中另一種提高轉(zhuǎn)換效率的有效手段。因�,在太陽能的利用過程�,實(shí)施太陽跟蹤是很有必要��

  對太陽�(jìn)行跟蹤的方法很多,但不外乎為采用確定太陽位置所用的兩種坐標(biāo)系統(tǒng),即赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)�,并分為雙軸跟蹤和單軸跟�。單軸跟蹤已在很多文�(xiàn)作了介紹,本文要討論的為雙軸跟蹤。為了敘述方�,在以后的陳述中將兩種坐�(biāo)系下的整�(gè)系統(tǒng)�(tǒng)稱為太陽能板�

智能單元

  控制系統(tǒng)選用了AT89C51單片�(jī)作為智能單元。AT89C51是一種低功�、低電壓、高性能�8位單片機(jī)。片�(nèi)帶有一�(gè)4 KB的FLASH可編�、可擦除只讀存儲(chǔ)器。文中所述系�(tǒng)為地平坐�(biāo)系的雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng),因此采用雙坐標(biāo)步�(jìn)電機(jī)控制,雙坐標(biāo)步�(jìn)電機(jī)控制就是在x軸方向控�1�(tái)步�(jìn)電機(jī),在y軸方向控�1�(tái)步�(jìn)電機(jī)。�2�(tái)步�(jìn)電機(jī)同時(shí)�(qū)�(dòng)同一�(gè)對象,使對象在一�(gè)平面上以任意曲線�(yùn)�(dòng)�

光電傳感�

  本控制系�(tǒng)中所采用光電傳感器為6塊相同的硅光電池,其�4塊用來制作四象限硅光電池,�(jìn)行誤差校��2塊作為判斷光照強(qiáng)弱的信號(hào)輸出傳感��

  太陽跟蹤傳感器是本系�(tǒng)的關(guān)鍵部件。為了保證太陽能板的受光面始終與太陽光線保持垂直而不�(fā)生偏�,采用特制的四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器�

  �(dāng)光軸對準(zhǔn)太陽�(shí),光斑的中心在光軸上。四�(gè)象限接收到相同的光功�,輸出相同的電壓信號(hào)。當(dāng)光軸未對�(zhǔn)太陽�(shí)即太陽光與光軸成一角度θ�(shí),光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移即(x≠O,y≠O)。由于各象限的光功率與各象限的光斑面積成正比,每�(gè)象限被光斑覆蓋的面積不同,因此各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。根�(jù)上述將Vx,Vy�(jìn)行模�(shù)�(zhuǎn)換,然后送入單片�(jī)。單片機(jī)通過�(qū)�(dòng)�(shè)備可控制俯仰角電�(jī)和方位角電機(jī)�(zhuǎn)�(dòng),直到Vx=Vy=0,即x=0,y=0,則表明系統(tǒng)光軸已經(jīng)對準(zhǔn)太陽,根�(jù)以上原理即可對太陽能板位置誤差�(jìn)行校��

異常處理

  程序�(yùn)行中�(huì)�(fā)生多種異常情況,有些可以通過檢查輸入�(shù)�(jù)判斷,而有一些情況系�(tǒng)可以自行校正。光電傳感器誤差信號(hào)超出死區(qū)也應(yīng)視為異常情況??赡艿脑蚴浅霈F(xiàn)了一干擾光源或太陽能板與太陽位置�(fā)生偏�。為了避免在多云情況下的盲目跟蹤,如果輻射強(qiáng)度沒有達(dá)到特定�,則對于誤差信號(hào)超出死區(qū)不作任何操作。太陽能板與太陽位置�(fā)生偏離的情況�,系�(tǒng)有能力自�(dòng)的回�(fù)�(yùn)行狀�(tài)�

  在每次定�(shí)器T1中斷�(shí),系�(tǒng)都檢查控制字。當(dāng)控制字表明系�(tǒng)在校正狀�(tài)�(shí),輸出控制量的值由�(yù)期位置量和光電傳感器誤差信號(hào)共同�(jì)算產(chǎn)��

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