光伏系統(tǒng)中的高精度太陽(yáng)跟蹤方法研究

【摘要】：在傳統(tǒng)化石能源瀕臨枯竭的今天，太陽(yáng)能作為一種環(huán)保無(wú)污染的可重復(fù)使用能源，具有相當(dāng)大的市場(chǎng)潛力和研究?jī)r(jià)值。近十年來(lái)，我國(guó)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本高、效率低、技術(shù)落后。為了提高太陽(yáng)能的利用率，降低光伏發(fā)電成本，本文提出了一種新的高精度太陽(yáng)跟蹤方法。該方法不僅克服了光電跟蹤易受天氣條件影響的缺點(diǎn)，也解決了視日跟蹤產(chǎn)生累積誤差不能消除的問(wèn)題。且該跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、跟蹤精度高、具有很高的實(shí)用價(jià)值。 本文在分析太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)比幾種常用的天文算法，通過(guò)編程仿真得到更精確的太陽(yáng)位置計(jì)算公式，提高了視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的精度。通過(guò)對(duì)比幾種常用光電傳感器的光照特性，設(shè)計(jì)了四象限硅光電池作為光信號(hào)檢測(cè)器，提高了光電跟蹤的精度。跟蹤開(kāi)始后，先采用視日跟蹤確定太陽(yáng)的位置，再采用光電跟蹤在小范圍內(nèi)精確跟蹤太陽(yáng)。 通過(guò)分析太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)的功能，本文完成了太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)接口電路、光照強(qiáng)度檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤模塊的軟件設(shè)計(jì)。并完成了跟蹤系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)完全能夠滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期要求，可以全天候高精度跟蹤太陽(yáng)，提高光伏發(fā)電的效率。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 天文算法 四象限光電池 控制器 步進(jìn)電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排12-13
• 第二章 太陽(yáng)能13-17
• 2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電特點(diǎn)13
• 2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)13-14
• 2.3 太陽(yáng)跟蹤對(duì)光伏發(fā)電的影響14-17
• 第三章 太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17-37
• 3.1 太陽(yáng)跟蹤方案的選擇18-27
• 3.1.1 太陽(yáng)運(yùn)行軌跡分析18-21
• 3.1.2 光電跟蹤21-22
• 3.1.3 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤22-25
• 3.1.4 光電跟蹤和視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤相互切換25
• 3.1.5 太陽(yáng)跟蹤新方法25-27
• 3.2 高精度天文算法的選擇27-32
• 3.2.1 太陽(yáng)赤緯角計(jì)算公式的選擇27-29
• 3.2.2 時(shí)差計(jì)算公式的選擇29-32
• 3.3 跟蹤系統(tǒng)控制器的選擇32-33
• 3.4 光電傳感器的選擇33-37
• 第四章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)37-53
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)37-38
• 4.2 單片機(jī)的選型38-39
• 4.3 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)39-44
• 4.3.1 電源電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)40-42
• 4.3.3 串口通訊電路設(shè)計(jì)42-43
• 4.3.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.4 光強(qiáng)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)44-48
• 4.4.1 傳感器檢測(cè)原理44-46
• 4.4.2 信號(hào)采集電路46
• 4.4.3 光強(qiáng)檢測(cè)電路46-48
• 4.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路48-53
• 4.5.1 步進(jìn)電機(jī)概述48-49
• 4.5.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)49-50
• 4.5.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L297/L29850-51
• 4.5.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)51-53
• 第五章 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)53-61
• 5.1 主控制模塊軟件設(shè)計(jì)53-54
• 5.2 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤模塊54-58
• 5.2.1 視日跟蹤主程序設(shè)計(jì)54-55
• 5.2.2 太陽(yáng)方位天文計(jì)算設(shè)計(jì)55-58
• 5.3 光電跟蹤模塊58-61
• 5.3.1 光電跟蹤主程序設(shè)計(jì)58-59
• 5.3.2 步進(jìn)電機(jī)脈沖計(jì)算設(shè)計(jì)59-61
• 第六章 仿真與分析61-67
• 6.1 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)仿真61-65
• 6.1.1 KEIL 軟件與 PROTEUS 軟件簡(jiǎn)介61
• 6.1.2 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)仿真61-65
• 6.2 結(jié)果分析65-67
• 第七章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 總結(jié)67
• 7.2 展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76

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新型太陽(yáng)跟蹤裝置機(jī)構(gòu)的研究    宋開(kāi)峰

太陽(yáng)能利用的跟蹤與聚集系統(tǒng)研究    張寶星

閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電池脈沖充電技術(shù)及其智能管理    丁昂

獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變電源研制    許美蓉

基于單片機(jī)的正弦逆變電源研制    鐘敬穩(wěn)

基于雙重跟蹤技術(shù)的光伏發(fā)電控制器的研究    李枝玖;石新春;魏德冰;李光輝;

一種低功耗的智能跟蹤太陽(yáng)型FPPV發(fā)電控制系統(tǒng)    于鵬程;陳一飛;

我國(guó)光伏發(fā)電進(jìn)展    林安中,王斯成

光伏發(fā)電示范新能源——首都博物館新館300kW太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)    祝敬國(guó)

一種新型家用光伏供電系統(tǒng)    鐘承堯;嚴(yán)世勝;

中國(guó)館世博中心主題館太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)    郝國(guó)強(qiáng);趙國(guó)靖;劉勉;于霄童;吳洲;李紅波;

“貼”在墻上的發(fā)電機(jī)    唐黎標(biāo);

一種太陽(yáng)能游艇    何建玲;冀書(shū)香;劉彩鳳;許健存;

烤煙房光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    鐘建偉;

太陽(yáng)能電池組件的綜合應(yīng)用    陶建軍;

鐵路客站光伏發(fā)電的模式選擇與計(jì)算    馮星明;汪雋;

未來(lái)我國(guó)并網(wǎng)光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性評(píng)估    張達(dá);張希良;吳抒;羅小虎;

基于氣象因子的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在光伏發(fā)電預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究    代倩;段善旭;蔡濤;陳昌松;

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光伏發(fā)電出力預(yù)測(cè)系統(tǒng)介紹    

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光伏發(fā)電與建筑一體化    經(jīng)士農(nóng);高紀(jì)慶;

我國(guó)光伏發(fā)電成本逼近“火電”    于南

光伏發(fā)電進(jìn)入1元時(shí)代 高質(zhì)量低成本并重    本報(bào)記者 諸玲珍

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政策利好屋頂光伏發(fā)電 產(chǎn)業(yè)或大幅提升    郭力方

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亞太多國(guó)力推光伏發(fā)電 太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)不能“一哄而上”    任敏

中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速產(chǎn)量占據(jù)全球四成    侯大偉　許茹

10MWp光伏發(fā)電項(xiàng)目將落戶我地區(qū)    記者 張中源

石市5個(gè)光伏發(fā)電項(xiàng)目通過(guò)評(píng)審    記者 喬素華

上海適合光伏發(fā)電嗎    記者 周桂龍

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間歇式可再生能源分布式發(fā)電對(duì)配電系統(tǒng)的影響研究    馬立克

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分布式電源的概率建模及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響    王敏

光伏發(fā)電系統(tǒng)效率提高理論方法及關(guān)鍵技術(shù)研究    朱艷偉

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離網(wǎng)光伏發(fā)電控制器設(shè)計(jì)    燕元超

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