太阳能光源跟踪及能馈系统

摘要

随着全球能源逐渐匮乏和环境污染问题的日趋严重，寻找新能源已成为各国必须面对的现实。我们都知道，储量丰富的太阳能，是世界上最清洁，最具有大规模开发重复利用的可再生能源，人们也越来越多地关注和认可太阳能光伏发电。近年来，光伏并网发电技术已成为光伏发电的主流应用。因此，本文从太阳能光源跟踪及能馈方面来进行研究，高效利用太阳能，降低环境污染。
　　本文研究的对象为太阳能光源跟踪及能馈系统:首先从太阳能板的构造、发电机理来研究如何将太阳能转换为电能;其次采用C8051F330单片机输出一系列序列脉冲控制信号，控制步进电机正转或反转，从而实现对太阳光源的准确跟踪;再次，对本系统最重要的储能元件铅酸蓄电池的维护和充放电特性进行研究分析，从铅酸蓄电池的结构构造、充放电原理，电池极化现象深入研究，使之更好的应用到系统中去。最后，通过对当前主流几种逆变电路的控制方法分析比较后，本文采取基于SPWM的电压输出并网控制策略进行系统整体功能的实现。利用单片机内部产生的单极性SPWM波，采用程序来控制调节SPWM波的占空比，得到理想的正弦波输出波形，实现电能的反馈应用。
　　通过对本系统的研究，实现了在主电网无电时，能够将储存在电池中的直流电转化为220v交流电回馈用电电网，达到紧急用电的目的。本系统对用电缺乏的偏远地区和农村家庭用电具有广泛的应用前景。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景及应用价值

1．2 国内外领域研究现状

1．3 课题的主要目的及内容

1．4 本章小结

2 太阳能光伏发电系统

2．1 太阳能光伏发电的基本原理

2．2 太阳能板结构

2．3 太阳能光伏发电系统的分类

2．4 太阳能光伏发电能馈系统的组成

2．5 蓄电池的应用

2．5．1 电池内部结构

2．5．2 电池的极化现象分析

2．5．3 极柱腐蚀现象分析

2．6 本章小结

3 太阳能光源跟踪系统

3．1 太阳的运动规律

3．1．1 太阳与地球二者的位置关系

3．1．2 相关角度计算

3．2 跟踪控制方式的比较

3．2．1 太阳运动轨迹跟踪

3．2．2 光电跟踪方式

3．2．3 太阳运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合方式

3．3 光源跟踪系统工作原理图

3．4 本章小结

4 太阳能光源跟踪及能馈系统硬件设计

4．1 硬件总体设计方案

4．1．1 控制驱动器及能馈系统组成

4．1．2 单片机C8051F330介绍说明

4．2 传感器结构及信号采集处理电路

4．2．1 光电池组感应器

4．2．2 步进电机的选择

4．2．3 步进电机控制系统

4．2．3 电机驱动程序设计

4．3 并网的目标与要求

4．4 逆变器的基本原理

4．4．1 SPWM基本原理

4．4．2 SPWM逆变部分

4．4．3 电流采样单元

4．4．4 电源隔离、状态检测部分

4．4．5 单片机输出SFWM波形控制

4．4．6 单片机上电复位电路

4．5 能馈系统整体结构图

4．6 本章小结

5 太阳能光源跟踪及能馈系统软件设计

5．1 太阳能光源跟踪流程图

5．2 A／D转换子程序

5．3 数据采集子程序设计

5．4 数据处理子程序设计

5．5 外部中断INTO中断服务程序设计

5．6 本章小结

6 结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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