光伏阵列寻日系统的研究与设计

摘要

随着社会发展、经济腾飞，能源匮乏与环境污染等问题日益加剧。因此，促进新能源产业的发展对缓解我国目前所遭受的窘境有着至关重要的意义。近年来，有着能量最为丰富、分布最为广泛特点的太阳能，得到了全社会的高度重视。利用太阳能进行发电的光伏产业在此条件下也得到了大幅提升。但太阳能利用率低、光电转换效率差等问题，始终是制约光伏发电系统效率的巨大障碍。为了能够进一步提升资源利用率并提升光伏发电整体工作效率，研究能够提升太阳能资源利用率的方法、设计能够使光伏阵列时刻进行太阳跟踪的装置有着重要意义。为此，本文主要对以下几个方面做了研究：
　　（1）对光伏发电系统的结构进行了简要的分析，对提升发电效率的方法进行了研究。并提出了三种提升系统发电效能的方法。
　　（2）对光伏电池在不同太阳照度条件下的输出电压、电流的进行了研究。对发电控制器的常用最大功率点跟踪（MPPT）方法进行了研究。
　　（3）研究了天文学中太阳实时高度角、方位角的计算方法，运用其作为寻日控制器的理论追踪算法。并研究设计了一种由光敏电阻构成的光照偏正检测传感器，用于系统进行光照偏正检测，以使得太阳入射光线始终垂直照射在系统电池表面，使系统处于最大光强照射下。并利用PLC作为核心控制器，基于上述理论方法，设计了相应的控制系统硬件与软件，实现对太阳的追踪。
　　（4）设计了一种基于投影法的工作精度检测方法对系统的实际工作情况进行了检测。
　　通过实际调试、试验与使用表明，本系统易于实现，并完全能够实现在多云、阴雨等天气下，对太阳进行实时跟踪。系统运行可靠，有助于进一步提高光伏系统的整体效益，可推广应用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 我国环境污染及资源消耗现状

1.2 我国电力工业发展现状

1.3 我国太阳能资源概况及光伏发电现状

1.4 本文主要研究内容和意义

第二章 光伏发电系统概述

2.1 光伏发电系统结构与分类

2.2光伏发电系统发电环节各部分主要功能

2.3 本章小结

第三章 提升光伏发电效能的方法研究

3.1采用带有最大功率点跟踪算法的发电控制器

3.2采用聚光光伏电池作为电池板发电元件

3.3在光伏电池板上加装寻日系统

3.4 本章小结

第四章 寻日控制系统的设计与实现

4.1寻日控制系统的机械结构及控制电路设计

4.2寻日控制系统PLC与上位机软件设计与研发

4.3寻日控制系统运行效果实验测试

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附件1：系统硬件结构图

附件2：PLC硬件接线图

附件3：寻日系统I/O分配表

附件4：旋转编码器装配图

致谢