文档介绍：太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计
太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计
摘要: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。本文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。
关键词:太阳能;自动跟踪;发电控制系统;开发与设计

中图分类号:TK511 文献标识码:A 文章编号:

地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发利用,不存在运输问题。同时,太阳能也是一种洁净的能源,在开发和利用时,不会产生废渣、废水、废气,也没有噪音,更不会影响生态平衡。但是,太阳能的利用有它的缺点:一是能流密度较低,日照较好的,地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求,从而使装置地面积大,用料多,成本增加。二是受大气影响较大,给使用带来不少困难。本文设计一种基于GPS定位及太阳方位计算的的太阳自动跟踪装置,该装置能自动跟踪太阳的运动,保证太阳能设备的能量转换部分所在平面始终与太阳光线垂直,提高设备的能量利用率。与此同时加以风力发电机辅助发电给蓄电池充电,进而在夜间给路灯提供电源。
2 太阳能自动跟踪系统硬件设计
太阳能自动跟踪系统的机械构成及工作原理
太阳能自动跟踪系统的机械结构由太阳能电池板、减速电机、齿轮传动机
构、基座等构成。基座主要支撑和固定太阳能自动跟踪器。当太阳照射角度发
生变化时,垂直方向(Y)和水平方向(X)的减速电机就会相应的通电转动,通过齿轮机构传动使太阳能电池板始终与太阳光线垂直,即获取到最大的太阳光照能量。整个装置由机械部分和控制部分组成。机械部分主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等如图1所示。主要实现根据控制电路控制信号执行相应跟踪动作等。

图1:太阳能自动跟踪系统的机械设计实物图图2:整机拓扑图
控制部分
主要由GPS接收、辅助光传感器、单片机系统和电机驱动电路等。系统采用GPS模块获取当地的时间日期等信息,用以计算实时的太阳方位,进而实现对太阳的根中同时借助辅助光传感器检测光照强度,在光强较弱时关闭系统以节约能源。驱动直流电机正反转,实现电池板对太阳的跟踪。整机系统如图2所示。
其中,核心部分是太阳能自动跟踪装置如图3所示,利用GPS全球卫星定位系统获取装置安装地点的经纬度、时间、日期等信息,根据太阳轨迹公式计算出太阳相对装置的方位,用以驱动太阳能电池板对准太阳,保持太阳光线时刻与太阳能电池板垂直,使太阳能利用率达到最高。与此同时,辅以光敏元件检测光照强度,在光照不强的阴雨天气等时候关闭机械驱动以节省电源。整个系统安装方便,只需确保安装位置水平,以及对准南北方向即可,系统开启即自动检测并校准机械驱动速度。并且系统信息可以通过无线方式远程传输到终端上,可以通过终端远程随时查看系统运行状态。
其中,太阳电池板、风力发电