太阳能自动跟踪系统的设计与实践

太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点,但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点,本文设计一种太阳能自动跟踪系统,其能根据太阳相对地球运动轨迹的规律,控制太阳能板自动实时跟踪太阳方位,保持太阳能电池板始终与太阳入射光线垂直,从而保持较高的太阳能利用率。本文重点叙述太阳能自动跟踪控制系统的硬件与软件设计与实践的内容。     

基于单片机的双轴太阳能自动跟踪系统设计

太阳能作为一种可再生能源,具有普遍存在、储量无限、利用清洁、使用经济等优点,拥有非常广阔的利用前景。但太阳能的利用效率比较低,这一问题阻碍了太阳能技术的发展,为此,提出一种双轴太阳能自动跟踪系统。光信号采集模块根据光照强弱输出反馈信号,单片机主控模块则根据此信号控制继电器的通断,从而实现系统水平、俯仰两个自由度的控制。整个系统可以实时调整电池板的方位和角度,这极大地提高了太阳能的利用率。     

太阳能自动跟踪系统的设计

为了更好的利用太阳能,自动跟踪系统越来越多的应用于太阳能行业中。基于可编程逻辑控制器(PLC)的太阳能电池板自动跟踪系统,包括硬件和软件两部分,其中硬件包括PLC输入输出端口、信号处理单元、驱动部分;软件包括PLC的控制和监控程序两部分。太阳能电池板自动跟踪系统使光伏电池板能实时跟踪太阳关照,从而最大限度的获得太阳能,有效地提高太阳能的利用率和光伏发电系统的效率,降低了光伏并网发电成本,具有理论研究意义和应用推广价值。     

太阳能自动跟踪系统的研究

文章介绍了一种利用上下左右四个方向对装的两对光电传感器与采光聚光装置组成信号反馈系统的太阳自动跟踪系统,重点介绍了系统结构中的调整执行机构、信号反馈系统和控制电路,并对整个系统的工作过程进行了详细的描述.在太阳能自动跟踪系统中,核心部件单片机通过预先计算的太阳位置进行跟踪,并通过光学传感器校正位置量可能出现的误差.该系统与模拟系统相比仅增加了少量的低成本集成电路,具有精确度高、跟踪范围广、适应性好等特点.     

一种新型的太阳自动跟踪系统研究

为了最大限度的利用太阳能,采用自动跟踪太阳的方式以获得更多的能量。简要介绍了现有的几种主要跟踪方式,光电探测器跟踪方式容易受天气条件干扰,时钟跟踪方式有累积误差或者因数据库庞大导致反应变慢等缺点。提出了一种时钟跟踪与光电探测器跟踪相结合的双轴跟踪方式,方位角采用时钟跟踪,俯仰角采用四象限光电探测器跟踪,控制核心选用ATmega16单片机。该跟踪方式结合这两种跟踪方式的优点,很好地克服了两者的缺点。实验表明,本系统转动精度高,工作稳定性好,太阳能接收损失小。     

太阳能高度角自动跟踪精度的模型仿真

考虑大气透明度的影响,根据太阳直接辐射强度公式,建立太阳能光伏电池板的高度角自动跟踪模型.数据处理结果表明一天中太阳直接辐射强度与时间成线性关系,从而得到太阳相对辐射通量交化率跟跟踪精度的关系.仿真结果表明:在75°高度角的跟踪范围内,印使角度差为10°,太阳相对辐射通量变化率也仅为0.8%.对于非聚焦的太阳光伏发电系统的方向跟踪而言,精度无需太高,高性能低成本是设计制造跟踪系统应该追求的目标.     

采用单片机的高度自动跟踪装置的电路设计

本文介绍了数控火焰切割机系统中,控制切割机头距被切物高度的自动跟踪装置的电路设计。该系统主要包括:电容式高度传感器、电容/频率转换电路、8031单片机系统、光电耦合隔离输出。     

一种太阳能热水器防冻装置的设计与实现

本文介绍了一种基于滴水防冻原理设计的太阳能自动防冻装置。相对于传统的手动滴水防冻,本设计采用了单片机的控制电路,通过传感器实时检测温度,并根据相应数学模型,采用闭环方式实现了水量的全自动控制,保证了太阳能进出水管的防冻。同时装置内置储水袋与回水水泵,可以将出水重新送回太阳能,避免了水资源的浪费。相对于其他防冻方法,本设计不需要对原太阳能装置重新改装,只需要使用者根据自家情况安装在太阳能出水管道的任何节点之处即可。     

太阳能板自动对准装置的设计

构建了基于四象限探测器的双轴机械式自动跟踪定位装置,以低功耗单片机MSP430为核心,设计了使太阳能板始终保持与太阳光垂直的自动跟踪系统,大大提高了太阳能的利用效率．采用高性能的放大电路、滤波电路、A／D转换电路及精密步进系统,控制精度高,直线跟踪精度达到0．25μm,视场的跟踪角精度为0．25mrad,满足设计要求,对于太阳能的应用技术具有较大的参考价值,具有广泛的应用潜力．     

用于碟式太阳能聚能器的太阳自动跟踪系统研制

本文研制了一种用于碟式太阳能聚能器的太阳自动跟踪系统,该系统利用高精度的PSD（Position Sensitive Detector,位置敏感探测器）传感器来获取太阳的指向位置,通过ARM7微控制器S3C44BOX控制高精度机械转台转动,从而使聚能器指向太阳光入射方向。全文设计论证了系统软、硬件的实现方案,并研制出了相应的系统平台。实际测试结果表明,相比固定朝向式的聚能器,该系统对太阳能的采集效率能够提高约30％。     

太阳辐射计

本文简要介绍了太阳辐射测量的基本概念和太阳辐射计的发展背景．在此基础上,针对国内外现有的能够用于测量直接太阳辐射的太阳辐射计,从仪器系统设计、光学系统设计、探测器选择、电子系统及数据处理等各个角度进行分析比较,总结得到了该类仪器目前基本的发展状况。     

基于旋转圆柱体法的太阳光入射角度测量研究

太阳光线角度测量中,开关量测量方法存在精度差、光敏元件多的问题;模拟量测量方法也存在测量范围小、光敏元件特性不一致性且难以处理的缺点。针对这些问题,文中提出了带有光电池的旋转圆柱体法。圆柱体表面开有沿轴向、倾斜的特殊槽,待圆柱体旋转后,通过测量底部光伏电池最大电流处的旋转角度,即可计算出方位角和高度角。文中方法采用了抛物线插值,提高了最大值处的旋转角度精度。实验结果表明,该方法能取得较好测量精度。     

高精度高可靠性脱机追日系统研制

为实现高精度高可靠性的追踪太阳,提高对太阳能的利用率,设计了一套基于以C8051Fa020的控制系统;该系统以C8051Fa020为控制器,通过太阳能公式计算出太阳的水平角及高度角,由程序控制水平及高度电机的转动,实现对太阳位置的精确跟踪;同时利用安装在太阳能发电架构上的编码器作为反馈,实现追日系统的闭环控制,对追日系统的误差进行校正,改进跟踪系统的精度;通过对实地太阳能架构的实验,追日系统可以精确追踪太阳位置,系统性能稳定,成本低,实用性很强。     

步进电机启动频率对太阳能发电系统效率影响

针对太阳能发电跟踪系统能耗问题,研究了步进电动机启动频率对发电效率的影响。从理论上给出其优化方法,即通过减少步进电动机启动频率可以有效提高系统发电效率。通过Matlab仿真结果表明,降低步进电动机启动频率可以降低太阳能跟踪系统本身的能耗,进而提高系统发电效率。     

点目标的红外辐射特性测量方法

首先给出了红外辐射特性测量的基本原理,对于点目标,由于光学系统的衍射作用,经过光学系统成像为一个弥散斑,由于弥散的原因,点目标的辐射特性测量精度一般都非常低,针对这种情况,提出了一种基于辐射能量守恒的点目标辐射特性测量优化算法,给出了算法的具体原理和实现过程;最后,为了验证算法的有效性,在实验室里利用平行光管和点目标模拟装置进行了点目标辐射特性测量实验,并对试验结果进行了系统分析,结果表明,经过优化算法后,点目标的辐射测量精度优于10%,表明点目标辐射特性测量优化算法在实际应用中有很广泛的前景.     

太阳能最大功率机械跟踪系统的设计

针对太阳能光伏电池光电转换效率低的问题,设计了一套太阳能机械跟踪系统装置。以STC12C5A60S2单片机为核心控制器,通过闭环双轴跟踪调整电池板姿态角,使之垂直接收太阳光线,提高电池板方阵的输出功率。编写上位机软件,通过无线蓝牙实现远程通信,完成系统状态监控和数据记录的功能。实验结果表明,该装置能稳定跟踪太阳运行轨迹,从而有效提高太阳能光伏板的输出功率,具有较高的实用价值。     

太阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现

针对太阳能本身的特点以及其功率特性,运用最大功率点跟踪的方法来实现对系统的控制,从而使太阳能的利用率得到大幅提高,造福人类。     

弱小目标红外探测系统的杂散辐射分析

杂散辐射是指到达红外探测系统靶面的非目标成像的辐射能量。杂散辐射经过光电器件后增加了系统的噪声,降低了系统的输出信噪比,影响到红外探测系统对目标的探测能力。为了提高红外探测系统对空间弱小目标的探测能力,分析了红外探测系统的杂散辐射来源;推导了不同地理纬度、不同时刻下的红外探测系统太阳辐射入射角计算公式;分别计算了红外探测系统的太阳辐射、天空背景、热辐射噪声等效电子数;比较了杂散辐射噪声和探测器的固有噪声,分析了红外探测系统的最小噪声极限,得出地基红外探测系统的背景噪声决定了系统的探测极限。