基于GPS和新型光电传感器的太阳自动跟踪系统

摘要

本文主要围绕太阳能光伏发电，开展研究与探讨。太阳能有许多动态特征，如照射能量分布密度小，其能量同季节、纬度的高低、昼夜及阴晴等气象、地理条件有关等。随着太阳能系统研究的不断深入，特别是聚光型太阳能发电的研究，太阳能自动跟踪技术日益成为热点，并且对跟踪精度提出了较高的要求。
　　 太阳自动跟踪系统的设计与制造作为本课题研究的核心内容。跟踪方案：为了提高跟踪的精度，由基于GPS的太阳视日运动轨迹跟踪作为基本依据，进而创新设计了一种基于光纤导光的新型光电传感器对太阳位置进行实时精确地定位。本文在硬件电路设计的基础上，重点介绍了跟踪监控系统软件程序的编写，通过对跟踪方案的分析，确定主函数及各功能模块的结构，在Keil嵌入式计算机开发平台下完成程序的编写、编译、连接和生成目标文件。最终通过软硬件的联调实现预定的跟踪目标。
　　 该系统具有以下特点：1）利用GPS自动获取时间、经度、纬度信息，系统位置变动无需人为设置，并且能达到良好的定位精度，实现了太阳能电池板发电系统的全自动跟踪；2）设计了新型光电传感器，探测相对放置的两根光纤能量差值，能够灵敏地感应到太阳入射角的偏差，且检测范围大；3）系统设计中针对如何消除机械回程差等诸多工程问题进行了优化和智能设计。
　　 经过理论推算和实验验证，本系统样机已经能应对复杂多变的自然环境，实现日出及阴天转晴等大角度调节下利用GPS定位跟踪功能，晴天进入光电传感器精确跟踪，阴天暂停跟踪，日落回位等智能控制，系统的理论跟踪精度为0.02°。