碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的设计与研究

摘要

随着世界能源形势的日趋严峻,太阳能热发电作为一种重要的可再生能源发电方式,受到了各国政府的青睐。聚光器的跟踪控制是太阳能热发电系统中的一项关键技术,采用跟踪系统可大幅提高太阳能聚光器的热接收率,进而提高系统的发电效率。本论文设计了一套用于碟式太阳能聚光器跟踪控制的8051单片机系统,并通过实验检验了系统的跟踪效果。 论文首先分析了太阳与地球的相对运动规律,描述了在赤道坐标系和地平坐标系下太阳相对于地球的运动轨道；在考虑了系统应用的基础上,提出了以步进电机为驱动机构的开环跟踪控制策略,并设计了相应的控制系统。根据控制系统的要求,本文选用了AT89C51RC单片机作为核心部件,完成了单片机的外围硬件电路设计和相应的软件设计。文中详细介绍了系统硬件电路中的重要器件及其实现的功能,设计了相应的硬件接口电路,主要包括复位电路,I2C串行通信电路和步进电机驱动电路,并以软件流程图的形式详细说明了本文的软件设计思想。 本文搭键了太阳跟踪试验台,通过实验对比了自制跟踪系统与直接辐射表跟踪系统的跟踪效果,实验结果表明：本文所设计的跟踪控制系统跟踪效果良好,系统运行可靠性高且可以在有云的天气下正常运行,从而验证了本文所制定的跟踪策略的可行性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

声明

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1太阳能热发电技术是最有前途的可再生能源发电方式

1.1.2几种主要太阳能热发电方式的前景

1.2我国的太阳能资源

1.3国内外研究现状

1.4本论文研究的主要内容

1.5本章小节

第2章太阳与地球的运动规律及跟踪系统的介绍

2.1太阳与地球的运动规律

2.1.1地球的运动规律

2.1.2天球坐标

2.2跟踪系统的介绍

2.2.1自动跟踪方式

2.2.2跟踪系统的分类

2.3本章小结

第3章跟踪控制方案的选择和相关硬件设计

3.1跟踪控制方案的选择

3.1.1跟踪系统坐标系的选择

3.1.2跟踪方式及跟踪系统的选择

3.2系统总体设计及相关硬件介绍

3.2.1复位电路的硬件设计

3.2.2 I2C通信模块

3.2.3步进电机模块

3.3本章小结

第4章软件设计

4.1 I2C串行通信简介及其软件设计

4.2角度计算模块的软件设计

4.3步进电机模块的软件设计

4.4本章小结

第5章跟踪控制系统的实验研究

5.1实验目的

5.2实验系统

5.2.1实验系统的构成

5.2.2跟踪效果的判定

5.3实验步骤

5.4实验结果

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的科研成果

致 谢