文档介绍：长春工业大学硕上学位论文
摘要
当前,世界能源危机日趋紧张,开发新型能源和有效利用能源是未来世界发展的
趋势,太阳能是一种理想的可再生能源,开发利用太阳能己成为国家可持续发展的重
要战略决策,由于目前太阳能利用转化率约为溅一。理论分析表明跟踪式与定点
式的太阳能发电装置相比,其能量的接收率可提高。因此研究开发太阳能光伏发
电跟踪装置,对提高太阳能利用率有非常重要的意义。
在对国内外现有的太阳跟踪装置的原理进行分析,结果表明这些装置普遍存在着
抗干扰性差、跟踪范围小、精度低等一些缺点,因此本文设计了一种仰角和方位角分
别控制调节的新型的太阳跟踪伺服系统。采用光电传感器检测发光源的位置,通过光
电码盘检测平台位置,由发出脉冲对步进电动机的转动角度和方向进行控制,实
现对太阳的自动跟踪,使跟踪装置的太阳能转换电池阵列始终处于与发光源垂直的最
佳位置。
针对发光源易受外界干扰影响,且干扰源具有明显的时变非线性等特点,结合模
糊控制算法和控制算法二者的优点,设计了一种新型基于模糊控制的控制器。
用来降低干扰对精确跟踪发光源的影响,并通过仿真实验验证了该系统具有跟踪精度
好,抗干扰性强等优点。
本文针对太阳电池的工作特性,通过对现有最大功率控制方法等多种控制方式特
点的分析,结合三点权位比较法,设计了最大功率点跟踪曰控制策略,以达到改
善能量转换效率的目的,并进行试验,得出了实验曲线。通过分析实验结果证实了该
方法控制的最大功率跟踪的效果要优于采用其它控制方式时的跟踪效果。
本文选用公司的略作为控制核心来控制步进电动机,并完成了该
芯片外围硬件电路的设计和相应的软件的设计。系统驱动器采用了与步进电机配套
的专用集成模块,并且给出了各个部分的硬件设计电路。在硬件设计上,主要包括控
制电路部分、数据采集部分、步进电机及其驱动电路、键盘和液晶显示电路四个部分口
本文分别对上述四个部分的硬件电路进行了探讨和研究,同时也给出了部分软件设计
流程图。
在系统抗干扰和系统保护的硬件设计上,系统增加了时钟芯片,在夜晚,系统可
以自动复位到早晨对应日出的初始位置,并附有手动控制开关,防止系统卡死,也可
以手动复位以及方便调试。
经仿真实验证明本文提出的太阳能发电伺服系统的研究思路、控制方法、硬件
设计以及软件设计均是切实可行的。系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、抗
干扰性强等特点。
关键词控制模糊控制太阳能发电了
长春工业大学硕士学位论文
讫
,
一
,
, 一,
,,
,
, ,
,
’五
一
,
,一
,
,
,
,
长春工业大学硕士学位论文
,,,
一,
,
,
,
,
,,一
,,, ,,
长春工业大学硕士学位论文
第章绪论
课题背景
一再生能源替代化石能源是社会发展的必然趋势
目前,世界能源结构中,人类主要利用的是化石能源,其中石油、天然气、煤炭
的消费构成分别为、和。而根据目前所探明的储量和消费量计算,这些
能源资料仅可供全世界大约消费年。具体来说,石油将在年内耗尽,天然气将
在年内用光,煤炭也只够使用年。我国一次能源状况也和世界相仿,据国家
年政府白皮书估计,目前我国石油剩余可采储量为亿吨,可供开采年天
然气剩余可采储量亿立方米,可供开采年煤炭剩余可采储量为亿吨,
可供开采不足百年。
由此可见,在人类开发利用能源的历史长河中,以石油、天然气和煤炭等化石能
源为主的时期仅是一个不太长的阶段,化石能源被新能源取代是历史的必然。因此,
人类必须及早寻求替代能源。同时我们也知道,化石能源的大量开发和利用是造成人
类生存环境恶化的主要原因之一,如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物
直接导致了地球温室效应和酸雨的产生。世纪,人类面临着经济和社会可持续发展
的双重挑战,在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题,
这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源〔’〕。
另外,世界上不发达国家还有亿人口尚未用上电,其中我国约万人。由
于无电,这些人大多仍然过着贫困落后、日出而作、日落而息、远离现代文明的生活。
而一些特殊领域,如海上航标、高山气象站、边防哨所等在无常规电源的特殊条件下
也希望有一种可再生能源为其提供电源。
二太阳能是一种理想的可再生能源
据测算,一年内到达地球表面的太阳能总量是目前世界已探明储量能源的一万多
倍。我国