光伏發(fā)電板自動(dòng)逐日與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

【摘要】：為了解決當(dāng)今化石能源過(guò)度使用而造成的能源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題,急需尋找和開(kāi)發(fā)新型無(wú)污染能源。太陽(yáng)能是一種總量極大、分布極廣、可利用時(shí)間極長(zhǎng)的清潔可再生能源。因此,綠色無(wú)污染的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)被積極的研究與開(kāi)發(fā),但由于太陽(yáng)能的強(qiáng)度弱、連續(xù)差、不穩(wěn)定等缺點(diǎn),使得光伏發(fā)電存在太陽(yáng)能資源利用率低和發(fā)電功率不穩(wěn)定等問(wèn)題。為此,本文研究了一種光伏發(fā)電板自動(dòng)逐日與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),旨在提高光伏發(fā)電時(shí)太陽(yáng)能資源的利用率。本系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分。硬件部分由數(shù)據(jù)采集模塊,控制器模塊和電源模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊集成太陽(yáng)位置、光照強(qiáng)度、溫度等傳感器；控制器模塊由MCU單元、顯示單元、GPRS通信單元組成：電源模塊由鋰電池管理單元和±3V、5V開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源單元構(gòu)成。軟件部分包括上位機(jī)服務(wù)器程序和下位機(jī)程序。在Lab/CVI環(huán)境下開(kāi)發(fā)了基于TCP協(xié)議的光伏發(fā)電板狀態(tài)量監(jiān)測(cè)服務(wù)器程序；移植μC/OS與μC/GUI到STM32F 103ZET6構(gòu)建下位機(jī)程序框架,在此框架下開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采樣、自動(dòng)跟蹤、TCP通信等算法構(gòu)成了下位機(jī)程序。本系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流程分為兩個(gè)方面,一是在光電式太陽(yáng)位置傳感器與逐次逼近式跟蹤算法作用下實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)底座朝向使太陽(yáng)光入射角縮減到極小值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)逐日功能；二是上位機(jī)與下位機(jī)基于TCP協(xié)議交互數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能。據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：光伏電池在本系統(tǒng)作用下能夠?qū)崟r(shí)跟蹤光源并使光線垂直照射其表面,提高了約21%發(fā)電量：通過(guò)上位機(jī)服務(wù)器程序可監(jiān)視系統(tǒng)電流、電壓、溫度、朝向等參數(shù)并可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)光伏電池的朝向。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 自動(dòng)跟蹤 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè) 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM615;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 太陽(yáng)能的特點(diǎn)及利用方式10
• 1.3 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程和前景10-11
• 1.4 自動(dòng)逐日技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.5 光伏發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀12
• 1.6 研究?jī)?nèi)容及所做工作12-13
• 1.7 本章小結(jié)13-14
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)14-18
• 2.1 太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤方案14-16
• 2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案16
• 2.3 電源系統(tǒng)方案16-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 3 硬件設(shè)計(jì)18-35
• 3.1 數(shù)據(jù)采集模塊18-25
• 3.1.1 高度角與方位角探測(cè)電路19-22
• 3.1.2 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度探測(cè)電路22-23
• 3.1.3 溫度測(cè)量電路23-24
• 3.1.4 電流測(cè)量電路24-25
• 3.1.5 電壓測(cè)量電路25
• 3.2 控制器模塊25-30
• 3.2.1 MCU接口電路27-29
• 3.2.2 LCD顯示接口電路29
• 3.2.3 GPRS模塊接口電路29-30
• 3.3 電源模塊30-33
• 3.3.1 正5V穩(wěn)壓電路30
• 3.3.2 正負(fù)3V穩(wěn)壓30-32
• 3.3.3 鋰電池組充電電路32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 4 軟件設(shè)計(jì)35-51
• 4.1 下位機(jī)程序35-47
• 4.1.1 μC/OSⅡ移植36-39
• 4.1.2 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)39-42
• 4.1.3 μC/GUI圖形支持系統(tǒng)移植42-43
• 4.1.4 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)43-47
• 4.2 上位機(jī)軟件47-50
• 4.2.1 服務(wù)器程序設(shè)計(jì)47-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 5 系統(tǒng)測(cè)試51-63
• 5.1 數(shù)據(jù)采集電路仿真分析51-55
• 5.1.1 太陽(yáng)位置傳感器電路51-53
• 5.1.2 光照強(qiáng)度傳感器電路53-55
• 5.2 電源電路仿真分析55-57
• 5.2.1 正3V穩(wěn)壓電路55-56
• 5.2.2 負(fù)3V穩(wěn)壓電路56-57
• 5.3 控制器電路測(cè)試57-59
• 5.4 自動(dòng)逐日功能測(cè)試59
• 5.5 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能測(cè)試59-61
• 5.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析61-62
• 5.7 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間參研項(xiàng)目68

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