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: _* B: t6 Y$ B1 O* A4 O: q1 _" K
摘要：描述了一种跟踪控制的实现方法．核心部件单片机通过预先计算的太阳位置进行跟踪，并通过四象限硅光
( ]4 v. k3 C. @$ [6 m! Z! y( Q电池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、适应: {* ]8 n9 E: @2 x2 E2 m/ }
性好等特点． u! w: j' G6 q+ P# p+ R
* U, s% e6 H1 r) ?% B) _
随着科学技术的飞速发展，人们对能源的需求也在不 [; K$ b+ m3 H2 M$ n+ E
断增长．太阳能作为一种“清洁能源”，取之不尽，用之不
4 I, c1 V* u1 }- L. m竭，是具有开发潜能的能源．在太阳能发电或其他方式利
1 t1 H8 M Q) \9 y& M7 u0 f用太阳能的太阳跟踪，指的是在太阳照射过程中受光面跟
: f3 ]" k1 z! l1 X& A9 q$ g太阳光线始终趋于垂直，以在有限的使用面积内收集更多
7 V3 ~" E5 Q# F/ U+ Q的太阳能．除了提高太阳光电池本身的转换效应和提高蓄' w1 m) \! W9 C" g5 {1 Y/ G
电池充放电效应外，太阳跟踪是太阳光伏发电系统中另一
1 O3 ~! B$ }# I9 } x. b" I种提高转换效率的有效手段．一般来说，为了提高太阳跟
3 x% {4 M; m: D踪精度，跟踪系统的控制形式主要还是采用光电系统．光
* e, c+ g1 N) D: ^1 l: w1 Y电系统又有模拟和数字控制之分，模拟系统是利用光电传
) |( l5 a$ s0 C3 d- O- v感器来实现对太阳的跟踪，传感器自动跟踪系统是通过光8 E: }4 A3 _- y; H9 _
敏元件的输出，判断太阳能板轴线是否正对太阳．通过太5 P% ` G- z. j! h, |) n7 H- }
阳能板轴线与理想位置的偏差调整驱动装置的运动状态，
: u$ @5 i( m8 x0 I3 W从而调整太阳能板位置使轴线指向太阳．传感器跟踪存在3 ?; G' X" y. n. }/ N
响应慢、精度差、稳定性差、某些情况下出现错误跟踪等缺# k/ Y0 ?& i% F! e( f
点．特别是多云天气会试图跟踪云层边缘的亮点，电机往
0 c3 P0 u, D; I& @9 l( K2 N复运行，造成了能源的浪费和部件的额外磨损．
) z9 X: B3 q" @( D& ~. c; y数字系统，通常指采用程序控制．一般被认为具有较9 ?; M- ^( [9 X3 A
高的精度和较好的适应性．它是通过数学上对太阳轨迹的
, W" |* z' b# J4 e& ^预测完成对太阳的跟踪．理论上可以精确地跟踪太阳运行
2 L6 j1 O6 k9 B0 Y7 d; b* `! ^1 g轨迹．但程序跟踪存在许多局限性，主要是在开始运行前2 o& n0 Q3 s: P5 K' {) U: y2 @
需要精确定位，出现误差后不能自动调整等．因此使用程
) N+ H) {" ^1 f5 Y: Y- M* x序跟踪方法时，需要定期的人为调整太阳能板的方向，使
; Z) v+ y4 B% B& ^* m其轴线正对太阳．传感器控制和数字控制相结合，可以取+ G( s9 ^- b, c% i
得较满意的效果，通过计算太阳运行的轨迹完成太阳跟( t- a: [6 W: A- }' z
踪，由传感器来进行误差的校正．但其采用计算机控制，价: G) ~5 U( a; L+ \9 Y
格昂贵．如果适当地对系统的计算对象进行简化，就可以& Y5 X/ Z) ~9 Y v1 V, U$ {- f
用成本较低的单片机代替昂贵的可编程控制器或者微型
2 g* ~) o+ |7 }* A0 d% }) v机实现数字化的跟踪控制系统．从而大大降低系统的成
6 V# X) T3 F& i% R' t
9 L2 D3 f" i/ c# s1 p6 H系统由6个部分组成，分别是时钟、单片机、驱动机构、
$ }# i p8 C) L! K5 E编码器、太阳能板和传感器．系统的核心部件是传感器和+ t8 w5 e6 o! X0 L9 t# Z/ f7 d5 F
单片机．单片机利用时钟提供的日期和时间，计算出太阳
) P1 @* z* e" h {2 G' N能板的预期位置，与编码器提供的当前位置比较，输出控4 ?3 }2 G8 ` s6 t5 Y/ P5 R! I9 u
制信号．驱动装置根据单片机提供的信号控制俯仰角电机2 M/ [. s4 Z& h! ?6 y
和方位角电机使太阳能板运行至太阳垂直照射点，进行跟0 }" M; [6 }: V& V! w: H% l
踪．传感器在太阳能板位置出现误差时进行校正．/ W: f& I8 E1 {: c5 {. ?
太阳跟踪传感器是本系统的关键部件．为了保证太阳
, z3 l9 G: `; |# ~能板的受光面始终与太阳光线保持垂直而不发生偏离．采
/ M) P5 l# N( t# g用特制的四象限硅光电池作为太阳跟踪误差校正用传感5 G$ H& B5 @0 i! q5 ` R
器．如图2所示．0 Y) N, n6 Q+ c0 f' V
四象限硅光电池呈圆形结构，4块硅光电池组成．令四$ \% I6 |) W$ J0 n0 y2 `4 p2 x6 m
象限硅光电池的分界线与直角坐标轴重合，每个象限即为
; y' u2 p. [3 c& R2 o一块光电池．假设目标经光学系统在四象限硅光电池上成- `7 Y; Z) P! Q6 b
# F& r8 C4 _& |* i1 u; F7 {
h. N4 t; g: P: k6 k) }
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附件下载：* ?2 [2 y/ V) l* Y& O( I
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发表于 2020-1-2 11:14
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