太阳光自动跟踪系统设

下载后可任意编辑 XXX大学毕业设计 题 目：太阳光自动跟踪仪系统设计 摘 要 以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续进展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源己成为人们的共识。光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源—电能。由于太阳在天空中的位置是不断变化的，为此本文采纳了自动跟踪系统 。介绍了目前国内太阳跟踪器的进展现状，各类跟踪器的性能特点。对目前跟踪器存在的问题进行了分析，提出了新型自适应复精度太阳跟踪平台和通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台的系列方案。 关键词：太阳能 自动跟踪 下载后可任意编辑 Abstract 目 录 摘 要I AbstractII 第一章 绪论太阳能光伏发电概述1 1.1 开发新能源的迫切需要1 1.2 光伏发电的特点1 1.3 光伏发电的现状及进展前景2 1.4 光伏发电系统的简单介绍4 1.5 本课题讨论目的及所做的工作5 第二章 光伏电池的讨论与分析6 2.1 光伏电池的原理6 2.1.1 光伏电池的光伏效应6 2.1.2 光伏电池的物理模型7 2.2 光伏电池的输出特性及其影响因素9 2.2.1 光伏电池的I-V和P-V特性曲线9 2.2.2 光伏电池的主要参数10 2.2.3 太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响11 2.2.4 温度对光伏电池输出特性的影响12 第三章 光伏发电系统中聚光器的讨论与设计13 3.1 聚光比13 3.2 典型聚光器的性能分析14 3.2.1 抛物面反射镜的聚光性能14 3.2.2 复合抛物面（CPC）聚光器16 3.2.3 折射式菲涅尔聚光器17 3.3 聚光器的选择和开发19 3.3.1 聚光器的选择19 3.3.2 CPC聚光器的实际应用设计20 第四章 光伏电池最大功率点的跟踪22 4.1 最大功率点跟踪及其实现目标22 4.2 常用最大功率点跟踪方法比较22 4.2.1 电压反馈法22 4.2.2 扰动法23 4.2.3 电导增量法25 4.3 最大功率点控制方法的选择及改进—断续扰动法26 第五章 自动跟踪系统27 5.1 自动跟踪器的讨论概况27 5.1.1 国内太阳能自动跟踪器的讨论现状27 5.1.2 目前太阳能自动跟踪器所存在的问题29 5.1.3 新型跟踪平台的开发31 5.2 自适应复精度太阳跟踪平台31 5.2.1 太阳位置探测单元32 5.2.2 信号处理与控制单元34 5.2.3 动力单元37 5.2.4 实际电路39 5.3 通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台41 5.3.1 自动跟踪系统的工作原理41 5.3.2 传感器光敏二极管的工作过程41 5.3.3 步进电机及其特性44 5.3.4 基于单片机ADμC812控制的驱动电路46 5.3.5 自动跟踪的控制电路54 5.3.6 软件流程54 第六章 蓄电池56 6.1 蓄电池的概念56 6.2 光伏发电系统蓄电池的选用56 6.3 铅酸蓄电池的电池反应57 6.4 铅酸蓄电池的充放电特性58 6.5 蓄电池容量的设计及其充电特性60 6.5.1 蓄电池容量的设计60 6.5.2 蓄电池的充电特性61 第七章 结论62 参考文献63 致 谢64 下载后可任意编辑 第一章 绪论太阳能光伏发电概述 1.1 开发新能源的迫切需要 人们很难想象，假如没有电人类的生活会变成什么样子。随着社会生产的日益进展，人类对电的需求每年以很大幅度增加，进而对能源的需求也迅速增长。全世界对能源的消耗在1970年约为83亿吨标准煤，而在1995年，这种消耗达到了140亿吨标准煤，即25年间增长了69.7%，并估计，到2024年全世界对能源的消耗会达到195亿吨标准煤。根据公认的估算，假如人类对能源的需求以目前的速度增长，全世界的石油将在今后40年间被耗尽，而天然气和煤也最多分别能维持60年和200年左右。可见，矿物燃料并不是取之不尽的。不仅如此，大量使用化石能源已经开始造成全球变暖，燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量有化学毒性的重金属和放射性物质，严重污染了人类的生存环境[1]。 我国拥有居世界第一位的水能资源，居世界第二位的煤炭探明储量，居世界第11位的石油探明可采储量。但由于我国人口众多，人均能源资源严重不足，而我国现在所面临的却是能源需求量成倍增长的严重挑战。 因此，采纳新能源和可再生能源以逐渐减少和替代化石能源的使用，是保护生态环境、走经济社会可持续进展之路的重大措施。这对于世界尤其是我国是十分迫切的。而太阳能资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源，所以开发利用太阳能受到越来越普遍的重视，成为目前各国都在讨论的重大课题。 1.2 光伏发电的特点 太阳能利用可分为热利用和光伏发电两种方式，热利用主要在采暖领域多，形式比较单一；而光伏发电可以把太阳能转换为当今最普遍的能源利用形式—电能，从而具有热利用不可比拟的优势，同时间伏发电系统与其他发电系统相比具有许多优点[2]： 1.太阳能取之不尽，用之不竭，每天照射到地球上的太阳能是人类消耗的能6000倍。光伏发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。 2.太阳能随处可得，就近供电，不必长距离输送，因而避开了输电线路等电能损失。 3.太阳能不用燃料，运行成本很小。 4.发电部件不易损坏，维护简单。 5.光伏发电不产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源。安装1KW光伏发电系统，每年可少排放二氧化碳600～2300kg，一氧化氮16kg，二氧化硫9kg及其他微粒0.6kg。一个4KW的屋顶家用光伏系统，可以满足普通美国家庭用电需要，每年少排放的二氧化碳数量，相当于一辆家庭轿车每年的排放量。 6.光伏发电系统建设周期短，由于是模块化安装，不仅可用于小到太阳能计算器的几个毫瓦，大到数十兆瓦的光伏电站，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳电池容量，既方便灵活，又避开了浪费。 但是，目前光伏发电与电网供电的比较，光伏发电价格还比较高，不过其维修费用很少，随着发电量的增加，其价格会下降，优势才逐渐体现出来。 1.3 光伏发电的现状及进展前景 上个世纪的70年代，由于两次石油危机的影响，光伏发电在发达国家受到高度重视，进展较快。随着全球性的自然资源过度开发与消耗，环境的污染和破坏，1992年联合国召开了环境与进展“世界首脑会议”，通过了《里约宣言》和《21世纪议程》，走可持续进展道路成为各国长期共同的进展战略，进展新能源和可再生能源己成为非常紧迫的任务