追日集散控制系统中央控制器开发

摘要

聚光型太阳能光伏系统(CPV)是第三代光伏技术，特别适合直射光照强的地区。它通过聚光的方式减少了太阳能电池的使用量。即把一定面积上的光通过聚光系统会聚在一个狭小的区域（焦斑），太阳能电池仅需焦斑面积的大小即可，从而大幅减少了太阳能电池的用量。
　　 聚光型太阳能光伏系统需要准确跟踪太阳光运动，使阳光准确聚集到电池上，准确的阳光跟踪是聚光型太阳能光伏系统的关键技术之一。通常一个光伏电站有许多跟踪器，采用集散控制系统(DCS)可以节省追日传感器，并可以建立各个跟踪器的通信。
　　 本项目设计的追日集散控制系统，由一个中央控制器和多个跟踪控制器构成。本项目研究的主旨是设计一套CPV发电站追日DCS的中央控制器，准确定位日球方位，通过短距离无线网络发送给各个跟踪控制器，各个跟踪控制器根据收到的信息进行同步跟踪控制。中央控制器通过GPRS建立与远程计算机通信，结合与各个跟踪器的短距离无线通信，实现远程故障诊断和跟踪精度监控。
　　 论文阐述了CPV发电站追日DCS的中央控制器基本设计思想和系统架构，详细论述了硬件设计、软件设计以及算法的实现。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 我国太阳能资源

1．3 聚光光伏电站的优势

1．4 CPV关键技术简述

1．4．1 多结的III-V族电池

1．4．2 追日系统跟踪技术：精确跟踪，提高效率

1．4．3 聚光系统

1．5 国内外研究的现状

1．6 追日系统存在问题

1．7 本论文研究的目的、意义及拟解决的问题

1．7．1 研究的目的、意义

1．7．2 本论文拟解决的主要问题

1．7．3 本课题拟采取的研究方法和实施方案路如下

1．7．4 预期结果

1．8 本章小结

第二章 系统总体方案设计

2．1 系统功能要求

2．2 系统技术指标

2．3 系统的总体方案的选择

2．3．1 中央控制器方案的选择

2．3．2 短距离无线网络的选择

2．3．3 跟踪控制器方案选择

2．4 系统的整体架构

2．5 本章小结

第三章 中央控制器硬件电路设计

3．1 中央控制器构成

3．2 工业控制计算机配置

3．3 云台控制器硬件方案

3．4 GPRS数据通信单元电路设计

3．5 短距离无线节点电路设计

3．6 风速传感器电路设计

第四章 日球定位算法研究

4．1 日球图像处理算法

4．1．1 图像采集

4．1．2 图像处理

4．1．3 阈值化

4．1．4 中心定位

4．2 日球定位的天文算法

4．3 日球跟踪定位

4．3．1 跟踪策略

4．3．2 正常跟踪过程

4．3．3 紧急情况处理

第五章 软件设计

5．1 工业控制计算机的软件设计

5．2 云台控制器单片机软件设计

5．3 GPRS数据通信单元单片机软件设计

第六章 结论与展望

参考文献

附录

致谢