立柱式双轴全自动太阳能光伏跟踪控制系统的研究

摘要

随着世界经济的飞速发展，各国对能源的消耗与日俱增，可开采的化石能源短缺以及燃烧造成的环境污染问题已经成为人类社会面临的严重挑战，因此，如何充分的利用太阳能这种清洁环保的可再生能源对于缓解我国目前的能源危机和环境污染等问题具有重要的意义。太阳能有着储量巨大、清洁环保、分布广泛、可以再生的优势，但是太阳能利用过程中存在着能量密度低、易受环境影响、转换效率普遍低下等缺点，严重制约了光伏发电的应用普及。采用太阳能自动跟踪系统可以大大提高太阳能的转换效率，本文采用太阳能双轴跟踪模式，自动控制跟踪装置使接收太阳光的平面垂直太阳光的入射角度，从而提高太阳能发电效率的控制系统。
　　在分析和整理国内外太阳能跟踪器发展现状的基础上，本文设计了一种基于视日运行轨迹的光电池太阳光跟踪装置，该装置以单片机为核心，采用视日运行轨迹跟踪的方式，完成信号采集及处理的立柱式双轴太阳光跟踪装置。
　　本论文设计了一套立柱式双轴太阳能跟踪系统，该系统是由双轴跟踪装置和双轴跟踪控制系统所组成，该双轴跟踪装置可实现对太阳方位角和高度角的跟踪，在正常情况下，采用视日运行轨迹跟踪方式，阴天釆取不跟踪的方式进行收集太阳能I。
　　针对控制系统要求，提出基于龙格一库塔法的PID控制算法，通过对太阳运行轨迹的分析研究，推导出地平坐标系下的双轴跟踪算法。由此，依据数值计算软件matlab绘制出了一年中四个季节的高度角和方位角曲线，经过研究和试验分析，证明了太阳跟踪算法的准确性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容

1.4 本章小结

2 太阳能双轴跟踪控制器的总体方案设计

2.1双轴跟踪控制器的方案分析

2.2双轴跟踪控制器的方案确定

2.3 本章小结

3 太阳能双轴跟踪控制系统软硬件设计

3.1太阳能双轴跟踪系统结构设计

3.2太阳能双轴跟踪控制系统电路设计

3.3控制电路总体设计

3.4控制逻辑图

3.5本章小结

4 太阳能跟踪系统模型建立与识别

4.1太阳光源跟踪系统

4.2直流电机传统辨识原理

4.3直流电机直接辨识原理

4.4基于龙格-库塔预测模型的自适应PID控制

4.5 本章小结

5 太阳能跟踪系统算法分析

5.1 太阳赤纬角

5.2 时差

5.3太阳时角

5.4 太阳高度角和方位角

5.5太阳能跟踪算法MATLAB仿真

5.6 太阳光源双轴系统的角度跟踪

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录