基于FPGA的光電跟蹤太陽能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究

【摘要】：太陽能是一種新型的清潔能源，但目前已經(jīng)投入使用的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的太陽能利用率還不高。在實(shí)際應(yīng)用過程中需要用各種技術(shù)手段和設(shè)施來解決太陽能發(fā)電系統(tǒng)存在的一些問題。本文主要運(yùn)用太陽跟蹤來提高太陽能的接收效率。本文在對目前國內(nèi)外太陽能跟蹤器發(fā)展現(xiàn)狀和原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA的利用光電傳感器設(shè)計(jì)的太陽能跟蹤裝置，并對其電機(jī)驅(qū)動(dòng)做了主要研究。本課題的設(shè)計(jì)思想是，利用光電傳感器采集光信號，然后將采集到的模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號傳入FPGA控制芯片進(jìn)行算法處理，再把FPGA處理過后的信號輸入步進(jìn)電機(jī)控制芯片L297來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)再帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸使得太陽能電池板旋轉(zhuǎn)，最后達(dá)到太陽跟蹤的目的。最后對跟蹤器的各個(gè)模塊進(jìn)行測試，結(jié)果表明，本課題所進(jìn)行的太陽跟蹤器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究思路、控制方法、硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)都是切實(shí)可行的。 【關(guān)鍵詞】：太陽跟蹤 光電傳感器 FPGA 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TN791;TM301.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 第1章 緒論7-11
• 1.1 課題研究的目的和意義7-8
• 1.1.1 開發(fā)太陽能的重要意義7-8
• 1.1.2 中國的太陽能資源8
• 1.2 課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢8-10
• 1.3 論文研究的內(nèi)容10
• 1.4 本章小結(jié)10-11
• 第2章 太陽跟蹤的相關(guān)理論11-24
• 2.1 太陽跟蹤的相關(guān)理論11-16
• 2.1.1 太陽能電池原理11-13
• 2.1.2 太陽跟蹤必要性分析13-16
• 2.2 太陽跟蹤的方法16-20
• 2.2.1 光電跟蹤法16-18
• 2.2.2 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤法18-20
• 2.3 太陽跟蹤機(jī)構(gòu)20-21
• 2.4 步進(jìn)電機(jī)相關(guān)理論21-23
• 2.4.1 混合式步進(jìn)電機(jī)21-22
• 2.4.2 混合式步進(jìn)電機(jī)的原理簡介22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于 FPGA 的光電跟蹤太陽能電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究24-38
• 3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的基本原理24-25
• 3.2 基于 FPGA 的設(shè)計(jì)方法25-30
• 3.2.1 本課題 FPGA 的設(shè)計(jì)方法25-26
• 3.2.2 本課題的 FPGA 開發(fā)流程26-28
• 3.2.3 FPGA 控制模塊的整體思路28-30
• 3.3 FPGA 控制模塊的各子模塊的設(shè)計(jì)及仿真30-32
• 3.3.1 分頻器 div50to2 模塊30-31
• 3.3.2 算法 com 模塊31-32
• 3.4 FPGA 控制模塊的設(shè)計(jì)及仿真32-36
• 3.5 FPGA 控制模塊的硬件驗(yàn)證36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第4章 電機(jī)驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)計(jì)38-46
• 4.1 FPGA 核心板模塊38-40
• 4.2 光電信號采集模塊40-41
• 4.3 模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊41-42
• 4.4 步進(jìn)電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)模塊42-43
• 4.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作原理43-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析46-51
• 5.1 引言46
• 5.2 調(diào)試準(zhǔn)備工作46-48
• 5.3 各功能模塊測試48-49
• 5.4 結(jié)論49-50
• 5.5 存在的問題和后續(xù)工作的展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 附錄55-59
• 致謝59

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基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)    王磊

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基于Avalon接口的交織編碼技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)    魯艷;雷維嘉;謝顯中;

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FPGA：市場應(yīng)用廣 門檻需降低    本報(bào)記者 趙艷秋　馮曉偉 馮健

FPGA格局難改 新興企業(yè)勝算幾何？    本報(bào)記者 馮曉偉

異步架構(gòu)FPGA實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高速度    

突破功耗和成本限制設(shè)計(jì)中國需要的FPGA    

通信仍是FPGA最大市場    

賽靈思：降低FPGA應(yīng)用門檻    本報(bào)記者 梁紅兵

FPGA+DSP升級熱像設(shè)計(jì)    華北光電技術(shù)研究所 劉剛

多FPGA系統(tǒng)的關(guān)鍵問題及應(yīng)用研究    張承暢

基于元構(gòu)件的FPGA硬件構(gòu)件設(shè)計(jì)技術(shù)研究    李鵬

時(shí)分交換的新型FPGA互連結(jié)構(gòu)研究    余慧

FPGA互連結(jié)構(gòu)評估系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)    謝丁

SRAM型FPGA的單粒子效應(yīng)評估技術(shù)研究    王忠明

SOC軟硬件協(xié)同方法及其在FPGA芯片測試中的應(yīng)用研究    廖永波

偽布爾可滿足性算法及其在FPGA布線中的研究應(yīng)用    唐玉蘭

FPGA矩陣計(jì)算并行算法與結(jié)構(gòu)    鄔貴明

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基于FPGA的光電跟蹤太陽能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究    姜任

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激光脈沖定距算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)    許沖

基于FPGA的數(shù)字頻率合成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    葉忠彬

無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)的激勵(lì)方法及基于FPGA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    彭涵陽

基于FPGA的音樂景觀燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    杜國女

基于FPGA和光電耦合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械非接觸雙向信號傳輸系統(tǒng)    隆志遠(yuǎn)

電動(dòng)多葉光柵通訊部分的FPGA實(shí)現(xiàn)    袁臻

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