基于模糊控制的太陽能智能追蹤系統(tǒng)

【摘要】：本文研究了基于模糊控制的太陽能智能追蹤系統(tǒng)。太陽能是一種新興的可再生能源,為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài),使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。未來太陽能的主要利用方式是太陽能發(fā)電,而光伏發(fā)電是其中重要的發(fā)電方式之一,但是太陽能板價格昂貴并且效率不高,阻礙了光伏發(fā)電產業(yè)的發(fā)展。并且由于光伏發(fā)電多采用固定安裝模式,無法提高效率；而較成熟的采用機械追蹤系統(tǒng)的光伏發(fā)電技術,受累積誤差影響較大,通常采用光電追蹤系統(tǒng)的光伏發(fā)電技術經常受天氣干擾出現誤操作。而且太陽能經過云層,周圍環(huán)境漫反射等影響,接收太陽能的最佳傾斜角與太陽光線實際入射角相比,會有滯后角度,因此以往追蹤太陽光線入射角度的追蹤方式并不能達到最大效率。本文依托光電追蹤技術,提出了將兩種光電追蹤技術相結合的追蹤方式。根據實時的太陽能情況,研究接收太陽能的最佳傾斜角,此角度通常情況下要滯后于太陽光線入射角。在不同的太陽能資源條件下,采用不同的追蹤模式,追求最大的發(fā)電效率。并且此系統(tǒng)消除了累積誤差,降低了出現誤操作的概率,從而減少太陽能板的使用數量,降低了成本。本文首先分析并確定了不同天氣條件下,應分別采取的追蹤模式。整個系統(tǒng)分為太陽能疏追蹤系統(tǒng)和太陽能精密追蹤系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。然后,從整體設計入手,分別設計了疏追蹤方式的硬件設計和軟件設計,和精密追蹤方式的硬件設計和軟件方案設計,驗證了兩種方法的可行性。硬件設計包括信號采集器、信號處理電路、PLC控制系統(tǒng)、反饋模塊、步進電機驅動模塊；而軟件部分設計了太陽能智能追蹤系統(tǒng)的疏追蹤軟件體系和精密追蹤軟件體系,實現了各個硬件模塊的功能,軟件部分還包括光電檢測數據的處理以及追蹤機構的驅動控制。最后,設計了太陽能智能追蹤系統(tǒng)的相關環(huán)節(jié)的實驗。通過對實驗數據的分析和總結,證明了模糊控制策略更加適用于本智能追蹤系統(tǒng),驗證了運算電路和模糊控制的合理性。 【關鍵詞】：太陽能追蹤技術 四象限光電探測器 光電追蹤 模糊控制
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK513.4;TP273.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景10
• 1.2 太陽能的利用10-11
• 1.3 太陽能利用的特點11-12
• 1.4 課題研究的目的和意義12-14
• 1.4.1 火電特點12-13
• 1.4.2 水電特點13
• 1.4.3 核電特點13
• 1.4.4 太陽能特點13-14
• 1.5 太陽能發(fā)電技術的發(fā)展與問題14
• 1.6 太陽能利用的國內外發(fā)展現狀14-15
• 1.7 太陽能利用的未來15
• 1.8 論文的研究內容15-18
• 第二章 太陽能智能追蹤系統(tǒng)的整體設計18-22
• 2.1 太陽能智能追蹤方式的比較18-19
• 2.1.1 壓差式追蹤器18
• 2.1.2 控放式追蹤器18
• 2.1.3 光電式追蹤裝置18-19
• 2.1.4 機械運動式追蹤裝置19
• 2.2 確定太陽能智能追蹤方案19-20
• 2.3 系統(tǒng)的整體設計20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第三章 太陽能智能追蹤系統(tǒng)的硬件設計22-36
• 3.1 PLC的選型及硬件資源的分配22-23
• 3.2 傳感器的選取23-26
• 3.2.1 光敏電阻式傳感器23-24
• 3.2.2 光電管式傳感器24-25
• 3.2.3 微型光電池式傳感器25-26
• 3.3 疏追蹤檢測傳感器及電路設計26-27
• 3.3.1 疏追蹤檢測裝置26
• 3.3.2 疏追蹤檢測傳感器的電路設計26-27
• 3.4 精密追蹤檢測傳感器及電路設計27-31
• 3.4.1 精密追蹤檢測傳感器27-29
• 3.4.2 精密追蹤檢測傳感器的電路設計29-31
• 3.5 驅動器的原理31-32
• 3.6 步進電機調速和驅動電路設計32-34
• 3.7 本章小結34-36
• 第四章 太陽能智能追蹤系統(tǒng)的軟件方案設計36-46
• 4.1 系統(tǒng)的主程序設計36-41
• 4.2 疏追蹤系統(tǒng)的軟件設計41-42
• 4.3 精密追蹤系統(tǒng)的軟件設計42-44
• 4.4 反饋系統(tǒng)程序設計44-45
• 4.5 本章小結45-46
• 第五章 實驗設計與分析46-54
• 5.1 追蹤系統(tǒng)的電路模擬實驗46-47
• 5.2 三種天氣狀況的電路模擬實驗47-48
• 5.3 太陽能電池板輸出功率的仿真48-49
• 5.4 運算電路合理性檢驗49-50
• 5.5 追蹤誤差對比實驗50-53
• 5.6 系統(tǒng)誤差分析53
• 5.7 本章小結53-54
• 第六章 結論54-56
• 6.1 工作總結54
• 6.2 展望54-56
• 參考文獻56-60
• 作者簡介60
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文60-62
• 致謝62

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