自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：本文研究了基于太陽自動跟蹤的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電作為太陽能利用的重要方式,發(fā)展前景非常廣闊。目前,光伏發(fā)電系統(tǒng)多采用固定安裝的形式,這種發(fā)電系統(tǒng)具有發(fā)電效率低、成本高、不宜推廣等缺點。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用太陽自動跟蹤,能有效地提高太陽能的利用率。因此,本文的研究對提高光伏發(fā)電效率、促進光伏發(fā)電的推廣應用具有重要的意義。 本文首先提出了一種將光電跟蹤方式和太陽運動軌跡跟蹤方式相結合的全天候太陽自動跟蹤方法。分析并確定了晴天、多云和陰雨三種天氣條件下,應分別采取的跟蹤模式;給出了光電跟蹤方式的具體設計思路和實現(xiàn)方法;分析并確定了太陽運動軌跡的計算方法,驗證了該方法的可行性。 根據(jù)提出的跟蹤方法,設計了一套自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)為小型光伏發(fā)電系統(tǒng),在太陽自動跟蹤的基礎上,全天候、高效率地獨立運行,將盡可能多的太陽能轉換為電能,提供給用電負載使用。整個系統(tǒng)分為太陽自動跟蹤系統(tǒng)和光伏電源系統(tǒng)兩個子系統(tǒng),其中光伏電源子系統(tǒng)是以森林防火這一具體應用領域為例進行分析和設計的。分別進行了兩個子系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。硬件設計包括太陽方位檢測、光強檢測、計算機控制、數(shù)據(jù)采集、外部時鐘、光伏電源等模塊;而軟件部分設計了太陽自動跟蹤系統(tǒng)的軟件體系,實現(xiàn)了各個硬件模塊的功能、光電檢測數(shù)據(jù)的處理以及跟蹤機構的驅動控制。 最后,設計了自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)相關環(huán)節(jié)的實驗。設計了太陽自動跟蹤系統(tǒng)實驗,分別驗證了太陽運動軌跡跟蹤和光電檢測跟蹤的穩(wěn)定性和準確性;設計實現(xiàn)了光伏電源系統(tǒng)的充放電實驗,驗證了電源系統(tǒng)設計的合理性和獨立工作的穩(wěn)定性;完成了整個發(fā)電系統(tǒng)的聯(lián)調實驗,驗證了系統(tǒng)硬件和軟件設計的合理性,系統(tǒng)能夠獨立、穩(wěn)定地運行。 本課題設計的自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),實現(xiàn)了對太陽的自動跟蹤,使太陽能電池板基本對準太陽垂直入射的方向,并實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的電能輸出,保證用電負載的正常工作。 【關鍵詞】：太陽能 光伏發(fā)電 光電跟蹤 太陽運動軌跡跟蹤
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TK514
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1 章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景9
• 1.2 課題研究的目的和意義9-10
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 太陽能光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 太陽自動跟蹤的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 課題的主要研究內容14-15
• 第2 章 系統(tǒng)的總體設計15-28
• 2.1 太陽自動跟蹤方法的確定15-20
• 2.1.1 光電跟蹤15-18
• 2.1.2 太陽運動軌跡跟蹤18-20
• 2.2 光伏電源系統(tǒng)的結構和容量20-25
• 2.2.1 獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構20-21
• 2.2.2 獨立型太陽能光伏電源系統(tǒng)的容量計算21-25
• 2.3 系統(tǒng)的技術指標25
• 2.4 系統(tǒng)的整體結構25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3 章 系統(tǒng)的硬件設計28-47
• 3.1 太陽自動跟蹤系統(tǒng)的硬件設計29-41
• 3.1.1 太陽方位檢測模塊29-32
• 3.1.2 光強檢測模塊32-34
• 3.1.3 數(shù)據(jù)采集模塊34-37
• 3.1.4 計算機控制模塊37-39
• 3.1.5 外部時鐘模塊39-41
• 3.2 光伏電源系統(tǒng)的硬件設計41-46
• 3.2.1 設備選型41-45
• 3.2.2 設備連接45-46
• 3.3 本章小結46-47
• 第4 章 系統(tǒng)的軟件設計47-52
• 4.1 太陽自動跟蹤主程序設計47-48
• 4.2 太陽運動軌跡跟蹤程序設計48-49
• 4.3 光電跟蹤程序設計49-50
• 4.4 數(shù)據(jù)采集程序設計50-51
• 4.5 本章小結51-52
• 第5 章 實驗設計52-69
• 5.1 太陽自動跟蹤系統(tǒng)實驗53-60
• 5.1.1 實驗模擬裝置介紹53
• 5.1.2 太陽運動軌跡跟蹤實驗53-55
• 5.1.3 光電檢測跟蹤實驗55-60
• 5.1.4 兩種跟蹤相結合的實驗60
• 5.2 光伏電源系統(tǒng)實驗60-67
• 5.2.1 充電實驗61-63
• 5.2.2 放電實驗63-65
• 5.2.3 充放電聯(lián)合實驗65-67
• 5.3 系統(tǒng)聯(lián)調實驗67-68
• 5.4 本章小結68-69
• 第6 章 總結及展望69-71
• 6.1 工作總結69
• 6.2 存在的問題和進一步的工作設想69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 附錄75

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