太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计

摘要

随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少，可再生能源的重要性不断增加，其开发利用备受人们关注。研究和实践表明，太阳直接辐射到地球的能量丰富，分布广泛，可以再生，不污染环境，是理想的替代能源，世界各国都在积极开发利用太阳能，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化，使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素，因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。目前，太阳能电池板阵列大多是固定安装的，不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射，发电效率低。
　　 本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统，运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。由光强传感器的检测结果来判断天气的状况，从而控制跟踪的启停，选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位，通过单片机MSP430f149输出控制信号，控制云台带动太阳能电池板运动，实现太阳光到电池板的垂直入射，从而提高太阳光照辐射量，达到提高光伏系统发电效率，节约能源的目的，并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间，每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同，使系统获得了更多的太阳辐射能量，并提高跟踪精度。调试结果证明，该系统易于实现，运行平稳，可应用在大型光伏电站项目中。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 课题研究的意义

1．3 国内外太阳能开发利用现状

1．3．1 国内太阳能开发利用现状

1．3．2 国外太阳能开发利用现状

1．4 太阳跟踪系统的国内外研究现状

1．4．1 太阳跟踪系统的国内研究现状

1．4．2 太阳跟踪系统的国外研究现状

1．5 课题研究的主要内容

1．6 本章小结

第二章 跟踪控制系统研究及方案设计

2．1 跟踪方法原理简介

2．2 跟踪系统简介

2．3 太阳跟踪方案的选择

2．3．1 太阳运动轨迹模型

2．3．2 太阳运动轨迹计算

2．3．3 日照时间

2．4 本章小结

第三章 系统的硬件设计

3．1 系统组成

3．2 设备选型

3．2．1 微控制器选型

3．2．2 光敏元件选型

3．2．3 太阳能电池板

3．2．4 蓄电池

3．2．5 充电控制器

3．2．6 执行机构

3．2．7 设备连接

3．3 跟踪控制器电路设计

3．3．1 晶振电路

3．3．2 复位电路

3．3．3 电源电路

3．3．4 485通信接口设计

3．3．5 外部时钟电路

3．3．6 光强检测电路

3．4 本章小结

第四章 软件设计

4．1 自动跟踪主程序设计

4．2 间隔模式程序设计

4．3 IAR软件使用说明

4．4 本章小结

第五章 结论和展望

5．1 本文完成的主要工作和研究成果

5．2 本文的创新点

5．3 本文尚未解决的问题及下一步研究计划

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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