太阳光自动跟踪仪系统设计

太阳光自动跟踪仪系统设计(29000字)
摘  要
以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源己成为人们的共识。光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源—电能。由于太阳在天空中的位置是不断变化的，为此本文采用了自动跟踪系统 。介绍了目前国内太阳跟踪器的发展现状，各类跟踪器的性能特点。对目前跟踪器存在的问题进行了分析，提出了新型自适应复精度太阳跟踪平台和通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台的系列方案。
关键词：太阳能   自动跟踪 
 
本文通过研究光伏电池的特性，设计了独立光伏发电的自动跟踪系统，克服了太阳能发电投入过高的瓶颈，所以对于我国西部太阳能资源丰富，而且电网又难以到达的贫困偏远地区，有很强的适用性，这将使光伏系统的应用前景更加广阔。
1）根据光伏电池的光照特性，采用聚光器提高了光伏电池的转换率，使光伏电池的实际转换率由10%左右提高到30%。
2）根据光伏电池的I-V和P-V特性曲线，采用最大功率点的跟踪，使光伏电池工作在最佳状态，提高了系统的效率和动态性能。
3）对太阳位置的自动跟踪使光伏电池可以最大限度的接收太阳辐射。
4）选择合适的充电方法对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。
 

目  录
摘  要    I
Abstract    II
第一章 绪论太阳能光伏发电概述    1
1.1 开发新能源的迫切需要    1
1.2 光伏发电的特点    1
1.3 光伏发电的现状及发展前景    2
1.4 光伏发电系统的简单介绍    4
1.5 本课题研究目的及所做的工作    5
第二章 光伏电池的研究与分析    6
2.1 光伏电池的原理    6
2.1.1 光伏电池的光伏效应    6
2.1.2 光伏电池的物理模型    7
2.2 光伏电池的输出特性及其影响因素    9
2.2.1 光伏电池的I-V和P-V特性曲线    9
2.2.2 光伏电池的主要参数    10
2.2.3 太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响    11
2.2.4 温度对光伏电池输出特性的影响    12
第三章 光伏发电系统中聚光器的研究与设计    13
3.1 聚光比    13
3.2 典型聚光器的性能分析    14
3.2.1 抛物面反射镜的聚光性能    14
3.2.2 复合抛物面（CPC）聚光器    16
3.2.3 折射式菲涅尔聚光器    17
3.3 聚光器的选择和开发    19
3.3.1 聚光器的选择    19
3.3.2 CPC聚光器的实际应用设计    20
第四章 光伏电池最大功率点的跟踪    22
4.1 最大功率点跟踪及其实现目标    22
4.2 常用最大功率点跟踪方法比较    22
4.2.1 电压反馈法    22
4.2.2 扰动法    23
4.2.3 电导增量法    25
4.3 最大功率点控制方法的选择及改进—断续扰动法    26
第五章 自动跟踪系统    27
5.1 自动跟踪器的研究概况    27
5.1.1 国内太阳能自动跟踪器的研究现状    27
5.1.2 目前太阳能自动跟踪器所存在的问题    29
5.1.3 新型跟踪平台的开发    31
5.2 自适应复精度太阳跟踪平台    31
5.2.1 太阳位置探测单元    32
5.2.2 信号处理与控制单元    34
5.2.3 动力单元    37
5.2.4 实际电路    39
5.3 通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台    41
5.3.1 自动跟踪系统的工作原理    41
5.3.2 传感器光敏二极管的工作过程    41
5.3.3 步进电机及其特性    44
5.3.4 基于单片机ADμC812控制的驱动电路    46
5.3.5 自动跟踪的控制电路    54
5.3.6 软件流程    54
第六章 蓄电池    56
6.1 蓄电池的概念    56
6.2 光伏发电系统蓄电池的选用    56
6.3 铅酸蓄电池的电池反应    57
6.4 铅酸蓄电池的充放电特性    58
6.5 蓄电池容量的设计及其充电特性    60
6.5.1 蓄电池容量的设计    60
6.5.2 蓄电池的充电特性    61
第七章 结论    62
参考文献    63
致    谢    64