畢業(yè)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板照射角自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　第1頁(yè)</b></p><p><b>　　第2頁(yè)</b></p><p><b>　　第3頁(yè)</b></p><p><b>　　第4頁(yè)</b></p><p&

2、gt;　太陽(yáng)能電池板照射角自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：要求設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)以調(diào)整太陽(yáng)能電池板光照攝射角度的系統(tǒng)，以提高太陽(yáng)能電池的光—電能量轉(zhuǎn)化率。1、太陽(yáng)能電池板在0—180℃內(nèi)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，使入射光垂直照射；2、根據(jù)季節(jié)變化太陽(yáng)能電池板可調(diào)整維度；3、該設(shè)計(jì)的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)使用此太陽(yáng)能電池板供電力工作；4、使用該系統(tǒng)后應(yīng)使用太陽(yáng)能電池板提高效率≥5% ；5、此

3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期室外運(yùn)行。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要- 1 -</b></p><p>　　一、概述- 3 -</p><p>　?。ㄒ唬┠茉磁c環(huán)保- 3 -</p><p>　　1.能源短缺- 3 -</

4、p><p>　　2.環(huán)境污染- 3 -</p><p>　　3.溫室效應(yīng)- 3 -</p><p>　?。ǘ┨?yáng)能的特點(diǎn)- 4 -</p><p>　?。ㄈ﹪?guó)內(nèi)外太陽(yáng)能應(yīng)用的現(xiàn)狀- 5 -</p><p>　?。ㄋ模追N主要的太陽(yáng)能發(fā)電裝置- 6 -</p><p>　　1.塔式太陽(yáng)能

5、發(fā)電系統(tǒng)- 6 -</p><p>　　2.聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)- 7 -</p><p>　　3.碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)- 8 -</p><p>　　（五）太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)現(xiàn)狀- 10 -</p><p>　?。ò耍┍菊滦〗Y(jié)- 22 -</p><p>　　二、跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想及框架- 23 -</p&g

6、t;<p>　?。ㄒ唬└櫹到y(tǒng)的設(shè)計(jì)要求- 23 -</p><p>　?。ǘ└櫹到y(tǒng)的組成- 23 -</p><p>　　1.太陽(yáng)能采集裝置- 24 -</p><p>　　2.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)- 24 -</p><p>　　3.控制部分- 25 -</p><p>　　4.貯能裝置- 25

7、-</p><p>　　5.逆變器- 25 -</p><p>　　6.控制器- 26 -</p><p>　?。ㄈ?太陽(yáng)照射規(guī)律- 26 -</p><p>　　1.地球圍繞太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律- 26 -</p><p>　　2.太陽(yáng)高度角和方位角的確定- 27 -</p><p>　

8、?。ㄈ┍菊滦〗Y(jié)- 30 -</p><p>　　三、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　?。ㄒ唬┱w框架的設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　?。ǘp速裝置的選型- 32 -</p><p>　　（三）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型- 33 -</p><p>　?。ㄋ模┍菊滦〗Y(jié)- 34 -</p>

9、;<p>　　四、控制部分的設(shè)計(jì)- 36 -</p><p>　?。ㄒ唬┛刂破? 36 -</p><p>　　1.匹配系統(tǒng)- 36 -</p><p>　　2.并聯(lián)調(diào)節(jié)器- 38 -</p><p>　　3.串聯(lián)調(diào)節(jié)器- 39 -</p><p>　?。ǘ﹩纹瑱C(jī)的選型- 40 -</

10、p><p>　　1.結(jié)構(gòu)框圖:- 40 -</p><p>　　2.AT89C51的引腳- 41 -</p><p>　?。ㄈ┯?jì)時(shí)芯片的選型- 45 -</p><p>　　（四）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選型- 47 -</p><p>　?。ㄎ澹┱w電路圖的設(shè)計(jì)- 50 -</p><p>

11、　?。┍菊滦〗Y(jié)- 50 -</p><p>　　五 程序部分的設(shè)計(jì)- 51 -</p><p>　?。ㄒ唬┝鞒虉D設(shè)計(jì)- 51 -</p><p>　　（二）程序設(shè)計(jì)- 53 -</p><p>　?。ㄈ┍菊滦〗Y(jié)- 57 -</p><p>　　結(jié)論與展望- 58 -</p><p&

12、gt;　　參考文獻(xiàn)- 59 -</p><p><b>　　致謝- 60 -</b></p><p>　　外文文獻(xiàn)- 61 -</p><p>　?。ㄒ唬┰? 61 -</p><p>　?。ǘ┓g- 66 -</p><p><b>　　摘要</b></

13、p><p>　　隨著以常規(guī)能源為基礎(chǔ)的能源結(jié)構(gòu)隨著資源的不斷耗用將越來(lái)越適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要，包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生資源將會(huì)越來(lái)越受到人們的重視。利用潔凈的太陽(yáng)光能，以半導(dǎo)體光生伏打效應(yīng)為基礎(chǔ)的光伏發(fā)電技術(shù)有這十分廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　本設(shè)計(jì)嘗試設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光照射角度的雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)以提高太陽(yáng)能電池的光-電轉(zhuǎn)化率。該系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，利用太陽(yáng)軌道公式進(jìn)行太陽(yáng)高

14、度角及方位角計(jì)算，并利用計(jì)時(shí)芯片以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙軸跟蹤系統(tǒng)，使太陽(yáng)能電池板始終垂直于太陽(yáng)入射光線，從而提高太陽(yáng)能的吸收效率。</p><p>　　目前本設(shè)計(jì)僅通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式得到的數(shù)據(jù)，對(duì)東西向進(jìn)行每小時(shí)一次的角度改變，南北向進(jìn)行每天一次的角度改變，再通過(guò)單片機(jī)的判斷進(jìn)行每晚的東西向回歸控制以及每半年的南北向跟蹤方向的改變控制。</p><p>　　由于時(shí)間及作者目前的知識(shí)限制，跟蹤系

15、統(tǒng)只是進(jìn)行粗略的角度跟蹤，有較大誤差，今后如有機(jī)會(huì)再進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　關(guān)鍵字：太陽(yáng)能電池 太陽(yáng)照射角 自動(dòng)跟蹤 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī)</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　With the conventinuous consumption of resources , the conv

16、entional enenrgy-based energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeing-up the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on t

17、he photovoltaic effect has a very bord application prospect.</p><p>　　In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion effic

18、iency. The system is based on single-chip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dual-axis stepper motor driven tracking system, make the solar pa

19、nels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy. </p><p>　　At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to

20、the point of view will be changed once an hour, the north-outh perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track th

21、e direction of the north-south change in control. </p><p>　　Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there

22、are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.</p><p>　　Keywords: solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor</p&g

23、t;<p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┠茉磁c環(huán)保</b></p><p>　　隨著時(shí)代的前進(jìn)，人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度日益增加，但是與此同時(shí)人類社會(huì)的負(fù)擔(dān)和責(zé)任也隨之增加。能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展得越快，人類對(duì)能源的需求就越大，利用能源時(shí)可能對(duì)環(huán)境造成較大程度的破壞。目前世界

24、的主要能源是由吸收太陽(yáng)能的植物經(jīng)億萬(wàn)年的演化積累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然氣等。正是由于上述原因，世界能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，表現(xiàn)在如下方面：</p><p><b>　　1.能源短缺</b></p><p>　　世界上大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，據(jù)統(tǒng)計(jì)近10 年內(nèi)化石燃料(煤、石油與天然氣等)能量消耗增加了近20倍，預(yù)計(jì)今后十年化石燃料的用量將翻一番，但全球己探明的

25、石油儲(chǔ)量只能用到2050年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。</p><p><b>　　2.環(huán)境污染</b></p><p>　　由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬(wàn)噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量，局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。</p><p>

26、;<b>　　3.溫室效應(yīng)</b></p><p>　　化石能源的利用產(chǎn)生大量的溫室氣體而導(dǎo)致溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。這一問(wèn)題己提到全球的議事日程，有關(guān)國(guó)際組織己召開(kāi)多次會(huì)議，限制各國(guó)COZ等溫室氣體的排放量。能源問(wèn)題關(guān)系到經(jīng)濟(jì)是否能夠可持續(xù)發(fā)展。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的極大關(guān)注?，F(xiàn)在人們常用的一次能源有煤炭，石油，原子能等。占人們能源消費(fèi)的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再

27、生的。據(jù)有關(guān)資料顯示:石油儲(chǔ)量的綜合估算，可支配的化學(xué)能源的極限大約為1180一1510億噸，以1995年世界石油的年開(kāi)采量32億噸計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在2050年左右宣告枯竭;天然氣儲(chǔ)備估計(jì)在13180~152900兆立方米，年開(kāi)采量維持在2300兆立方米，將在57一65年內(nèi)枯竭;煤的儲(chǔ)量約為5600億噸，1995年煤炭開(kāi)采量為3億噸，可以供應(yīng)169年;鈾的年開(kāi)采量目前為每年6萬(wàn)噸，根據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估計(jì)可維持到21世紀(jì)30

28、年代中期，核聚變?cè)?050年前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的希望。能源短缺的形勢(shì)很嚴(yán)峻，當(dāng)前世界多數(shù)國(guó)家對(duì)能源問(wèn)題都很重視。新能源技術(shù)及節(jié)能技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。太陽(yáng)能、綠色生物能、燃料電池、海洋能等新能源的研究與應(yīng)用為人們描繪出希望。其</p><p><b>　?。ǘ┨?yáng)能的特點(diǎn)</b></p><p>　　太陽(yáng)是一個(gè)巨大的能源，萬(wàn)物生長(zhǎng)都要依靠太陽(yáng)，地球上絕大部分能源歸根究底

29、是來(lái)自太陽(yáng)的。煤炭，石油都是古時(shí)候由動(dòng)物或植物存儲(chǔ)下來(lái)的太陽(yáng)能。全世界人們一年所用的各種能量之和也只有到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能的數(shù)萬(wàn)分之一，因此利用太陽(yáng)能的潛力是十分大的。而相對(duì)于日益枯竭的化石能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能似乎是未來(lái)社會(huì)能源的希望所在。</p><p>　　太陽(yáng)輻射能與煤炭，石油，核能相比較。有如下的優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　1.儲(chǔ)量的“無(wú)限性”</p><p>

30、　　太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源，可利用能量巨大。太陽(yáng)放射的總輻射能量大約是3.75 X 1021 kW，極其巨大的。其中到達(dá)地球的能量高達(dá)1.73 X 1011kW,穿過(guò)大氣層到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能大約為8.1X1013kW。在到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能中，到達(dá)地球陸地表面的輻射能大約為1.7 X 1013kW，相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的三萬(wàn)五千多倍。太陽(yáng)的壽命至少尚有40億年，相對(duì)于人類歷史來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)可源源

31、不斷供給地球能源的時(shí)間可以是無(wú)限的。相對(duì)于常規(guī)能源的有限性，太陽(yáng)能具有儲(chǔ)量的“無(wú)限性”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源缺乏、枯竭的最有效途徑。</p><p><b>　　2.存在的普遍性</b></p><p>　　雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽(yáng)能輻射的不均勻但相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能對(duì)于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的

32、普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問(wèn)題提供了美好前景。</p><p><b>　　3.利用的清潔性</b></p><p>　　太陽(yáng)能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開(kāi)發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲(chǔ)量的無(wú)限性，是人類理想的替代能源。</p><p><b>　　4.利用的經(jīng)濟(jì)性</b><

33、;/p><p>　　可以從兩個(gè)方面看太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽(yáng)能時(shí)不征收任何“稅”，可以隨地取用;二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽(yáng)能利用己具經(jīng)濟(jì)性。隨著科技的發(fā)展以及人類開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)突破，太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)更明顯。</p><p>　?。ㄈ﹪?guó)內(nèi)外太陽(yáng)能應(yīng)用的現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)地處北半球歐亞大陸的東部，土

34、地遼闊，幅員廣大。我國(guó)的國(guó)土跨度從南至北，自西至東，距離都在5000km以上，總面積達(dá)960萬(wàn)平方公里，占世界陸地總面積的7%,居世界第三位。在我國(guó)廣闊富饒的土地上，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。全國(guó)各地太陽(yáng)能輻射量為3340 8400MJ/(m2.a)，中值為5852MJ/（m2a）。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富和比較豐富的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)大于2200h，太陽(yáng)輻射總量高于50165852MJ/（m2a）,面積約占全國(guó)總面積的2/3以上。

35、</p><p>　　太陽(yáng)能應(yīng)用包括太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)能熱利用。太陽(yáng)能發(fā)電又分為光伏發(fā)電，光化學(xué)發(fā)電，光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池這種半導(dǎo)體器件吸收太陽(yáng)光輻射能，使之轉(zhuǎn)化成電能的直接發(fā)電形式，光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽(yáng)能發(fā)電的主流。世界光伏產(chǎn)業(yè)從1999年的201MW增加到2005年的1100MW。目前以32.1%的年平均增長(zhǎng)率高速發(fā)展，位于世界能源發(fā)電市場(chǎng)增長(zhǎng)率的首位。日本通產(chǎn)省(MITI)第二次新能

36、源分委會(huì)宣布了光伏、風(fēng)能和太陽(yáng)熱利用計(jì)劃,2010年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到5GW。歐盟的可再生能源白皮書(shū)及相伴隨的“起飛運(yùn)動(dòng)”是驅(qū)動(dòng)歐洲光伏發(fā)展的里程碑,總目標(biāo)是2010年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3GW。美國(guó)能源部制定了從2000年1月1日開(kāi)始的5年國(guó)家光伏計(jì)劃和2020～2030年的長(zhǎng)期規(guī)劃,以實(shí)現(xiàn)美國(guó)能源、環(huán)境、社會(huì)發(fā)展和保持光伏產(chǎn)業(yè)世界領(lǐng)導(dǎo)地位的戰(zhàn)略目標(biāo)。按照預(yù)計(jì)的發(fā)展速度,2010 年美國(guó)光伏銷售達(dá)到4.7GW。發(fā)展中國(guó)家的光伏產(chǎn)業(yè)近

37、幾年一直保持世界光伏組件產(chǎn)量的10%左右。預(yù)測(cè)未來(lái)10年仍將保持10%或稍高的發(fā)展水平,達(dá)到1.5GW(約10.6%)。其中印度近幾年發(fā)展迅速,居發(fā)展中國(guó)家領(lǐng)先地位,</p><p>　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用的重要方式, 隨著國(guó)家西部開(kāi)發(fā)政策的推行及光明工程的實(shí)施, 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)取得了較快發(fā)展。目前我國(guó)已建成的較大的光伏電站有西藏雙湖25千瓦光伏電站，西藏安多100千瓦光伏電站以及目前中國(guó)最大的新疆北

38、塔山牧場(chǎng)150千瓦太陽(yáng)能光伏電站等。這些電站都建在光照充足，地理位置偏僻，電網(wǎng)不能到達(dá)的地區(qū)。近來(lái)一些幾瓦到幾百瓦的中小型光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)也出現(xiàn)在生活中，如太陽(yáng)能交通警示燈，高速公路上的太陽(yáng)能廣告牌，太陽(yáng)能路燈等。2005年我國(guó)系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量為70MW，《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，承諾2010年太陽(yáng)能光伏累計(jì)裝機(jī)容量450MW。從國(guó)家發(fā)改委制定的中長(zhǎng)期規(guī)劃看,2006-2020年每年的平均裝機(jī)容量約60MW。</p>

39、<p>　　雖然我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電水平有了相當(dāng)程度的提高，但是離大規(guī)模的應(yīng)用推廣還有很大的距離，光伏產(chǎn)業(yè)還處于成長(zhǎng)期。隨著技術(shù)的進(jìn)步，光伏系統(tǒng)的成本會(huì)越來(lái)越低，性能會(huì)越來(lái)越好，應(yīng)用的領(lǐng)域會(huì)越來(lái)越寬廣。</p><p>　?。ㄋ模追N主要的太陽(yáng)能發(fā)電裝置</p><p>　　1.塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作過(guò)程是：太陽(yáng)輻射

40、熱被定日鏡反射集中后，被塔頂?shù)慕邮掌魑?，接收器上的聚光倍率可超過(guò)1000倍。在這里把吸收的太陽(yáng)七能轉(zhuǎn)換成熱能，然后由傳熱介質(zhì)經(jīng)過(guò)蓄熱環(huán)節(jié)，再輸入熱動(dòng)力機(jī)，膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，最后以電能的形式輸出，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。其概念設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)如圖1.1所示，整個(gè)系統(tǒng)由4部分組成:聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)。</p><p>　　圖1.1 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)</p><

41、p>　　塔式太陽(yáng)能發(fā)電站的聚光子系統(tǒng)是大量按一定排列方式布置的平面反射鏡陣列群.它們按四個(gè)象限分布在高大的中心接收塔四周，形成一個(gè)巨大的鏡場(chǎng)。由于接收器的安裝是固定不變的，為了使一天中所有時(shí)刻的太陽(yáng)輻射都能通過(guò)反射鏡面反射到固定不動(dòng)的接收器上，反射鏡必須設(shè)置跟蹤裝置，跟蹤過(guò)程當(dāng)中要確保定日鏡的反射光線方向保持不變。</p><p>　　由幾何光學(xué)基本知識(shí)可知，要使反射光線方向保持不變，當(dāng)入射光線偏轉(zhuǎn)角度時(shí)，

42、平面鏡需要偏轉(zhuǎn)/2角度。對(duì)于定日鏡來(lái)說(shuō)，如果入射光線在太陽(yáng)方位角和高度角方向分別偏轉(zhuǎn)角度時(shí)，定日鏡也需要各自在方位角和高度角方向偏轉(zhuǎn)/2角度。</p><p>　　在塔式系統(tǒng)中，各個(gè)定日鏡相對(duì)于中心塔有著不同的朝向和距離，因此，每個(gè)定日鏡的跟蹤都要進(jìn)行單獨(dú)的兩維控制，且各個(gè)定日鏡的控制各不相同。所以，在太陽(yáng)能熱發(fā)電站中，塔式電站的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。</p><p>　　美國(guó)太陽(yáng)Ⅱ號(hào)電站是世

43、界上較為典型的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，是在總結(jié)太陽(yáng)I號(hào)電站試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為推進(jìn)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站商用化進(jìn)程而建設(shè)的先導(dǎo)性工程。定日鏡采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié)合的方式進(jìn)行跟蹤，當(dāng)定日鏡和接收器表面最大距離為300m時(shí)，其跟蹤誤差為0.51 m.塔高91m，跟蹤角度精度達(dá)到19°。</p><p>　　2.聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)由聚光電池陣列

44、、架體、方位和仰角驅(qū)動(dòng)器、跟蹤器、控制器組成。如圖1.2所示。聚光電池陣列由若干聚光電池串并聯(lián)構(gòu)成，若干陣列的串并聯(lián)還可構(gòu)成不同規(guī)模的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)。</p><p>　　圖1.2 聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　聚光太陽(yáng)電池是降低太陽(yáng)電池利用總成本的一種措施。它通過(guò)聚光器而使較大面積的太陽(yáng)光會(huì)聚在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，形成“焦斑”或“焦帶”，并將太陽(yáng)電池置于這種“焦斑”或“焦帶

45、”上，以增加光強(qiáng)，克服太陽(yáng)輻射能流密度低的缺陷，從而獲得更多的電能輸出。</p><p>　　聚光太陽(yáng)電池分兩類，一般低倍率的聚光，采用晶體硅太陽(yáng)電池，適當(dāng)考慮散熱條件即可。如果聚光倍率增加到幾十倍以上，聚光太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，一般應(yīng)大于20%,且需耐高倍率的太陽(yáng)輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計(jì)等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。這時(shí)普通晶體硅太陽(yáng)電池已無(wú)法承受

46、，必須選用專門的材料和電池結(jié)構(gòu)制造聚光太陽(yáng)電池。</p><p>　　太陽(yáng)聚光器采用拆射式聚光器一一菲涅爾透鏡，它是利用光在不同介質(zhì)的界面發(fā)生拆射的原理制成的，具有與一般球面透鏡相同的作用。特點(diǎn)是直徑很大的菲涅爾透鏡可以做的很薄，與球面透鏡相比可大大減輕透鏡的重量。菲涅爾透鏡也是聚光電池模塊的主要部件，具有體積小、重量輕、加工方便、透光率高等特點(diǎn)。菲涅爾透鏡一方面對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚焦，另一方面對(duì)電池組件也起保護(hù)作用。

47、它是電池模塊外罩的一部分，電池組件的散熱器位于電池外罩的陰影里(正常跟蹤狀態(tài))，不被太陽(yáng)光直射，因而便于散熱，使電池的溫度低，效率較高。</p><p>　　圖1.3 聚光太陽(yáng)電池組件模塊的結(jié)構(gòu)</p><p>　　太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤聚焦光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用聚焦的方式將太陽(yáng)光的光能密度大大提高(400倍以上)，可使太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率提高，在小面積的單晶硅片上獲得大的電流。跟蹤過(guò)程當(dāng)中就是要確保太

48、陽(yáng)光線與透鏡的中軸線平行。</p><p>　　但是正是由于其高倍聚光的作用，落在光伏電池上的光斑能量很強(qiáng)，因此聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是精確跟蹤太陽(yáng)，其聚光比越大跟蹤精度要求就越高，聚光比為400時(shí)跟蹤精度要求小于0.2°。在一般情況下跟蹤精度越高其結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，造價(jià)就越高，甚至造價(jià)高于光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電池的總造價(jià)。</p><p>　　3.碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)</p&

49、gt;<p>　　碟式系統(tǒng)也稱盤式系統(tǒng)。主要特征是采用盤狀拋物面鏡聚光集熱器，其結(jié)構(gòu)從外形上看類似于大型拋物面雷達(dá)天線。碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)大體上由3部分組成:旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡、接收器和跟蹤裝置。碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)工作原理比較簡(jiǎn)單，利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡，將入射陽(yáng)光聚焦在一點(diǎn)上，即為點(diǎn)聚焦，其聚光比可以高達(dá)數(shù)百到數(shù)千倍。在焦點(diǎn)處放置陽(yáng)光接收器，加熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電;或在焦點(diǎn)處直接放置發(fā)動(dòng)機(jī)組發(fā)電，如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)組構(gòu)成

50、的碟式太陽(yáng)能斯特林發(fā)電裝置，技術(shù)上更為先進(jìn)。</p><p>　　這種系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，作為無(wú)電邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型電源，一般功率為10-25kW，聚光鏡直徑約10-15m;也可用于較大的用電戶，把數(shù)臺(tái)至十?dāng)?shù)臺(tái)裝置并聯(lián)起來(lái)，組成小型太陽(yáng)能熱發(fā)電站。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡一般有幾十塊鏡面組構(gòu)而成，用剛結(jié)構(gòu)環(huán)作支撐體，整個(gè)盤鏡通過(guò)太陽(yáng)高度角和方位角齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在鋼結(jié)構(gòu)機(jī)架上，通過(guò)

51、雙軸跟蹤裝置控制即時(shí)跟蹤太陽(yáng)。由于接收器安裝在碟式反射鏡的焦點(diǎn)上，那么只要碟式反射鏡的中軸線跟太陽(yáng)光線平行，便能保證碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率為最大。圖1.4為小型碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)裝置。</p><p>　　圖1.4 蝶式太陽(yáng)能系統(tǒng)發(fā)電裝置</p><p>　　目前碟式發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤方式和塔式電站中定日鏡的跟蹤方式完全相同，多采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié)合的跟蹤方式。但是

52、這種跟蹤方式算法復(fù)雜，成本高，對(duì)于小型碟式發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以考慮使用高精度傳感器跟蹤裝置來(lái)降低成本。</p><p>　?。ㄎ澹┨?yáng)能跟蹤技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有的跟蹤裝置的跟蹤方式可分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。</p><p>　　(1)單軸跟蹤一般采用：傾斜布置東西跟蹤；焦線南北水平布置，東西跟蹤；焦線東西水平布置，南北跟蹤。這三種方式都

53、是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤，工作原理基本相似。</p><p>　　圖1.5 單軸焦線東西水平布置（南北跟蹤）</p><p>　　圖1.5是第3種跟蹤方式的原理，跟蹤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸(或焦線)東西向布置，根據(jù)事先計(jì)算的太陽(yáng)方位的變化，太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分繞轉(zhuǎn)軸作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。采用這種跟蹤方式，一天之中只有正午時(shí)刻太陽(yáng)光與柱形拋物面的母線相垂直，此時(shí)太陽(yáng)能接收率最大;而在早上或下午太

54、陽(yáng)光線都是斜射。單軸跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于入射光線不能始終與太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的主光軸平行，接收太陽(yáng)能的效果并不理想。</p><p>　　(2)雙軸跟蹤又可以分為兩種方式:極軸式全跟蹤和高度一方位角式全跟蹤。極軸式全跟蹤原理如圖1.6所示，太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的一軸指向天球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱為極軸；另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。工作時(shí)太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面繞極軸運(yùn)轉(zhuǎn)，其

55、轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽(yáng)方位角:反射鏡圍繞赤緯軸作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)是為了適應(yīng)太陽(yáng)高度角的變化，通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。這種跟蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上反射鏡的重量不通過(guò)極軸軸線，極軸支承裝置的設(shè)計(jì)比較困難。</p><p>　　圖1.6 極軸式跟蹤</p><p>　　高度角-方位角式太陽(yáng)跟蹤方法又稱為地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤，其原理如圖1.7所示。太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換

56、部分的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時(shí)太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分根據(jù)太陽(yáng)的視日運(yùn)動(dòng)繞方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運(yùn)動(dòng)改變太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的傾斜角，從而使能量轉(zhuǎn)換部分所在平面的主光軸始終與太陽(yáng)光線平行。這種跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)是跟蹤精度高，而且太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較容易。</p><p>　　圖1.7 高度-方位角式全跟蹤<

57、;/p><p>　　目前，國(guó)外對(duì)于太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤裝置(或稱為太陽(yáng)跟蹤器)的研究有，美國(guó)</p><p>　　Blackace，在1997年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器，完成了東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器對(duì)太陽(yáng)能的熱接收率提高了15%。1998年美國(guó)加州成功的研究了八JM兩軸跟蹤器，并在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的涅耳透鏡，這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多能量，使熱收率進(jìn)一步

58、提JoeLH.Godman研制了活動(dòng)太陽(yáng)能方位跟蹤裝置，該裝置通過(guò)大直徑回轉(zhuǎn)臺(tái)使太陽(yáng)能接收器可從東到西跟蹤太陽(yáng)，這個(gè)方位跟蹤器具有大直徑的軌跡，通風(fēng)窗體是白晝光照鼓膜結(jié)構(gòu)窗體，窗體上面是圓頂結(jié)構(gòu)，成排的太陽(yáng)能收集器可以從東到西跟蹤太陽(yáng)，以提高夏季能量的獲取率。2002年2月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。1994年在德國(guó)北部，太陽(yáng)能廚

59、房投入使用，該廚房也采用了單軸太陽(yáng)能跟蹤裝置1321。捷克科學(xué)院物理研究所則以形狀記憶合金調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，通過(guò)日照溫度的變化實(shí)現(xiàn)了單軸被動(dòng)式太陽(yáng)跟蹤。</p><p>　　近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)不少專家學(xué)者也相繼開(kāi)展了這方面的研究。1929 年推出了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。1994年《太陽(yáng)能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器，完成了單軸跟蹤，國(guó)家氣象局計(jì)量站在1990 年研制了FST型全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器，成功的應(yīng)用于太陽(yáng)輻射觀測(cè)。&l

60、t;/p><p>　　不論是單軸跟蹤或雙軸跟蹤，太陽(yáng)跟蹤裝置可分為：時(shí)鐘式、程序控制式、壓差式、控放式、光電式和用于天文觀測(cè)和氣象臺(tái)的太陽(yáng)跟蹤裝置幾種。</p><p>　?。?）時(shí)鐘式太陽(yáng)跟蹤裝置是一種被動(dòng)式的跟蹤裝置，有單軸和雙軸兩種形式，其控制方法是定時(shí)法。根據(jù)太陽(yáng)在天空中每分鐘的運(yùn)動(dòng)角度，計(jì)算出太陽(yáng)光接收器每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，從而確定出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得太陽(yáng)光接收器根據(jù)太陽(yáng)的位置而相應(yīng)

61、變動(dòng)。雙軸跟蹤器的主要結(jié)構(gòu)是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)反射器以每小時(shí)15度的恒速繞日軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以跟蹤太陽(yáng)的赤經(jīng)運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)反射器以每天以巧分的恒速繞季軸旋轉(zhuǎn)，以跟蹤太陽(yáng)的赤緯運(yùn)動(dòng)。這樣反射器就能全年和入射陽(yáng)光相垂直，達(dá)到跟蹤太陽(yáng)的目的。為了完成這兩個(gè)方向上的跟蹤，機(jī)構(gòu)應(yīng)該采用子午坐標(biāo)跟蹤系統(tǒng)。這種跟蹤裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，并且該裝置的控制系統(tǒng)也十分簡(jiǎn)單。其主要缺點(diǎn)是:跟蹤精度不夠。太陽(yáng)的高度角隨季節(jié)的變化不是均勻的，對(duì)這種屬于被

62、動(dòng)式的跟蹤裝置，單軸跟蹤系統(tǒng)需要在每天開(kāi)始工作時(shí)調(diào)整角度以對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，雙軸跟蹤系統(tǒng)累積誤差比較大，需要定期進(jìn)行校正。</p><p>　?。?）程序控制式太陽(yáng)跟蹤裝置是與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的。首先利用一套公式通過(guò)計(jì)算機(jī)算出在給定時(shí)間的太陽(yáng)的位置，再計(jì)算出跟蹤裝置被要求的位置，最后通過(guò)電機(jī)傳動(dòng)裝置達(dá)到要求的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)高度角和方位角的跟蹤。在美國(guó)加州建成的10MW太陽(yáng)1號(hào)塔式電站，就是使用這種控制系統(tǒng)，在總計(jì)28萬(wàn)平方

63、米的范圍內(nèi)分散著1818塊反射鏡。首先計(jì)算出太陽(yáng)的位置，然后求出每個(gè)反射鏡要求的位置，再通過(guò)固定在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(高度角和方位角跟蹤軸)上的13位增量式編碼器得到反射鏡的實(shí)際位置，最后把反射鏡要求所處的位置同實(shí)際上所處的位置進(jìn)行比較，偏差信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)122.5w的支流電機(jī)，使反射裝置對(duì)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤I38)。這種跟蹤裝置在多云天氣下仍可正常工作，但是存在累計(jì)誤差，并且自身不能消除。</p><p>　?。?）壓差式

64、太陽(yáng)跟蹤裝置.武漢市電子產(chǎn)品研究所，參考國(guó)外單軸跟蹤太陽(yáng)時(shí)角的熱水器，研制了一種壓差式單軸太陽(yáng)跟蹤器，現(xiàn)己用在太陽(yáng)能熱水器上。這種太陽(yáng)能熱水器的吸熱板南北放置，其傾角可按不同季節(jié)通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)。為了取得太陽(yáng)的偏移信號(hào)，在反射鏡周邊設(shè)有一組空氣管作為時(shí)角的跟蹤傳感器。當(dāng)太陽(yáng)偏移時(shí)，兩根空氣管受太陽(yáng)的照射不同，管內(nèi)產(chǎn)生壓差，當(dāng)壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，壓差執(zhí)行器就發(fā)出跟蹤信號(hào)，用壓力為。.IMPa的自來(lái)水作為跟蹤動(dòng)力(若無(wú)自來(lái)水，可裝一只容積為Z

65、L的壓力水箱)。帶動(dòng)鏡面跟蹤太陽(yáng).當(dāng)鏡面對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，管內(nèi)壓力平衡，壓差執(zhí)行器又發(fā)出停止跟蹤信號(hào).這種跟蹤器的跟蹤靈敏度高，每大當(dāng)太陽(yáng)剛升起3-5分鐘后，鏡面即跟蹤對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。</p><p>　　與此相類似的太陽(yáng)跟蹤裝置還有重力差式跟蹤器和液壓式跟蹤器。</p><p>　　重力差式跟蹤器是1799年美國(guó)公布的一項(xiàng)專利。跟蹤器是裝在太陽(yáng)能利用裝置樞軸兩側(cè)的一對(duì)裝有低沸點(diǎn)液體的密閉容器。其中的

66、液體(如氟里昂R一12)可以互相流通。在容器的適當(dāng)位置裝有太陽(yáng)能擋板，只有在裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)輻射能才可等量地照射到兩個(gè)容器上。否則一個(gè)容器接收的輻射能便較另一個(gè)容器多，從而導(dǎo)致液體蒸發(fā)上的差異，使容器內(nèi)的壓力不同，于是液體便流向壓力低的容器。液體多的容器重量增加，使裝置傾斜而跟蹤太陽(yáng)，直至對(duì)準(zhǔn)時(shí)為止。整個(gè)裝置的重心低于樞軸，以防容器完全翻轉(zhuǎn)。這種太陽(yáng)跟蹤器在夜間能自動(dòng)返回原來(lái)的位置。因?yàn)槿章浜罂諝庾兝?，并且容器?nèi)液體冷卻速度預(yù)先己經(jīng)

67、調(diào)整，東面容器比西面容器冷卻得快，其內(nèi)壓力下降也快，于是東邊變重，使整個(gè)裝置向東傾斜，以待日出。要使兩個(gè)容器冷卻速度不同，方法很多，例如可把東邊容器的一部分表面涂上熱輻射率高的涂料，或者把西邊容器的一部分表面加設(shè)絕熱層等等。</p><p>　　簡(jiǎn)易液壓式跟蹤器的工作原理與以上兩種基本相似.太陽(yáng)的相對(duì)位置信號(hào)由跟蹤器平板兩側(cè)遮光板下方南北向安裝的溫度傳感器(黑管)所接受。黑管內(nèi)充有低沸點(diǎn)的液體物質(zhì)，在常溫下，部分

68、液體汽化形成飽和蒸汽，同時(shí)產(chǎn)生一定的飽和蒸汽壓，通過(guò)膠管驅(qū)動(dòng)雙桿雙作用液壓缸運(yùn)動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)跟蹤目的。當(dāng)太陽(yáng)正對(duì)跟蹤器平板時(shí)，兩黑管的受熱面積(投影面)相等，黑管保持同樣的受熱狀態(tài)，液壓缸活塞的兩側(cè)受力處于平衡狀態(tài)，跟蹤器平板靜止不動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)太陽(yáng)光線向西偏移一個(gè)角度時(shí)，遮光板使黑管的受熱面積發(fā)生變化，右黑管將被遮光板遮住一部分，受熱面積改變，而左黑管的受熱面積不變，僅是位置發(fā)生了變化。由于兩黑管的

69、受熱情況不同，產(chǎn)生壓力差，左側(cè)黑管所接液壓缸一側(cè)的壓力增大，推動(dòng)活塞上移，帶動(dòng)跟蹤器平板繞中間支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使跟蹤器平板隨太陽(yáng)在空間位置的變化自東向西跟蹤集熱，直到日落西山。第二天早上日出東方，曬熱右側(cè)黑管，液壓缸帶動(dòng)跟蹤器迅速做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，重新對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)集熱。</p><p>　　這種跟蹤器在實(shí)際中應(yīng)用很廣，其主要的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制作費(fèi)用低，純機(jī)械式，不需電子控制部分及外接電源。缺點(diǎn)是沒(méi)有足夠的工作空間

70、，而且一般只用于單軸跟蹤，不能完成自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)往返于南北回歸線之間運(yùn)動(dòng)的跟蹤，只能每隔一段時(shí)間，重新對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)光，因此精度比較低。</p><p>　?。?）控放式太陽(yáng)跟蹤裝置?？胤攀教?yáng)跟蹤裝置對(duì)太陽(yáng)方位角進(jìn)行單向跟蹤，操作時(shí)，在太陽(yáng)能接受面板西側(cè)安放一偏重，作為太陽(yáng)能接受面板向西轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，并利用控放式自動(dòng)跟隨裝置對(duì)此動(dòng)力的釋放加以控制，使鏡面隨著太陽(yáng)的西偏而轉(zhuǎn)動(dòng)。這種把原動(dòng)力與控制部件分離的方法，可以簡(jiǎn)化控制裝置

71、的結(jié)構(gòu)，減少能量消耗(面板的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能來(lái)源于偏重的勢(shì)能)，為不用外接電源創(chuàng)造了條件。</p><p>　　控放式太陽(yáng)跟蹤裝置由配重塊、彈簧、杠桿、制動(dòng)裝置、電磁鐵等部分組成。工作原理是:由于在集熱裝置的西側(cè)裝有配重塊，在重力的作用下，集熱裝置便會(huì)繞主軸自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)。重力的控放由彈簧通過(guò)制動(dòng)裝置和杠桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。彈簧則由電磁鐵控制。電磁鐵的動(dòng)力又由硅太陽(yáng)能電池板供給。電池裝在集熱裝置的上方，前面設(shè)有遮光板，當(dāng)集熱裝置對(duì)準(zhǔn)

72、太陽(yáng)時(shí)恰好遮住陽(yáng)光，使太陽(yáng)能電池處于陰影區(qū)。一但太陽(yáng)西移，遮光板的陰影隨之移動(dòng)，太陽(yáng)能電池便受到陽(yáng)光照射，輸出一定數(shù)值的電流，從而發(fā)出偏移信號(hào)。信號(hào)經(jīng)放大，使高靈敏的繼電器動(dòng)作，并通過(guò)執(zhí)行繼電器控制電磁鐵吸合，于是制動(dòng)裝置松開(kāi)，集熱裝置向西旋轉(zhuǎn)，直至對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)光。此時(shí)遮光板又重新?lián)踝￡?yáng)光，太陽(yáng)能電池進(jìn)入陰影區(qū)，電磁鐵釋放，完成跟蹤。為了保證跟蹤系統(tǒng)在多云大氣下也能可靠地工作，光電控制線路中還增加了一組多諧振蕩器。因多云天氣太陽(yáng)被云層遮擋的時(shí)

73、(aJ較長(zhǎng)，跟蹤器常因失去目標(biāo)而停止動(dòng)作。當(dāng)太陽(yáng)重新出現(xiàn)時(shí)，集熱裝置必須作大角度的旋轉(zhuǎn)才能跟上太陽(yáng)。由于系統(tǒng)的慣性很大，如不采取措施往往會(huì)跟蹤過(guò)頭，產(chǎn)生較大的誤差.有了多諧振蕩器后，不管轉(zhuǎn)多大的角度，電磁鐵始終按照吸合一釋放一吸合一釋放的間歇方式動(dòng)</p><p>　?。?）光電式太陽(yáng)跟蹤裝置。光電式太陽(yáng)跟蹤裝置使用光敏傳感器來(lái)測(cè)定入射太陽(yáng)光線和跟蹤裝置主光軸間的偏差，當(dāng)偏差超過(guò)一個(gè)閉值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整集熱裝置的

74、位置，直到使太陽(yáng)光線與集熱裝置光軸重新平行，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)高度角和方位角的跟蹤。與前兩種跟蹤裝置相比，光電式跟蹤器可通過(guò)反饋消除誤差，控制較精確，電路也比較容易實(shí)現(xiàn)，受到普遍關(guān)注，其工作原理如圖1.8所示。目前，典型的光電式太陽(yáng)跟蹤裝置有比較控制式和“多元法”兩種。</p><p>　　圖1.9 比較式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)得傳感器外形圖</p><p>　　比較控制式太陽(yáng)跟蹤裝置。設(shè)置一個(gè)圓筒形外殼，

75、在圓筒外部，東、南、西、北四個(gè)方向上分別布置4只光電阻;其中一對(duì)光電阻(PI，P3)東西對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來(lái)粗略的檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度即方位角;另一對(duì)光電阻(PZ，P4)南北對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來(lái)粗略檢測(cè)太陽(yáng)的視高度即高度角;在圓筒內(nèi)部，東、南、西、北四個(gè)方向上也分別布置4只光電阻;其中一對(duì)光電阻(PS，P7)東西對(duì)稱安裝在圓筒的內(nèi)側(cè)，用來(lái)精確檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度;另一對(duì)光電阻(P6，PS)南北對(duì)稱安裝在圓

76、筒的內(nèi)側(cè)，用來(lái)精確檢測(cè)太陽(yáng)的視高度，傳感器外形如圖1.9所示。</p><p>　　該跟蹤裝置對(duì)太陽(yáng)的高度角和方位角進(jìn)行雙軸跟蹤，現(xiàn)在單獨(dú)研究對(duì)方位角進(jìn)行跟蹤的工作原理，假設(shè)太陽(yáng)的高度角是不變的，即假設(shè)圓筒是始終在高度方向?qū)?zhǔn)太陽(yáng)的。當(dāng)太陽(yáng)光線以與傳感器板垂直的方向照射到傳感器上，兩組光電阻(PI，P3)，(P5，P7)接收到的光照度相同，比較電路的輸出值為零。當(dāng)太陽(yáng)光偏離垂直方向一個(gè)較小的角度時(shí)(Pl，P3)這

77、一對(duì)光電阻可能受環(huán)境散射光的影響，不會(huì)反應(yīng)出太陽(yáng)光線的變化;而(PS，P7)這一對(duì)光電阻受到了圓筒對(duì)環(huán)境散射光的屏蔽保護(hù)，它們接收的照度會(huì)出現(xiàn)差值，這就是偏離信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大后送入控制單元，控制單元開(kāi)始工作，控制自動(dòng)跟蹤器調(diào)整太陽(yáng)光接收裝置的角度，直到太陽(yáng)光接收裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。當(dāng)太陽(yáng)光偏離了一個(gè)較大的角度時(shí)(陰雨天或者烏云過(guò)后)，筒內(nèi)的傳感器可能接收不到太陽(yáng)光，筒外的傳感器就能反應(yīng)出照度差值，該信號(hào)經(jīng)放大后送入控制單元，控制跟蹤器開(kāi)始工

78、作。高度角的跟蹤基本原理及工作方式雷同。</p><p>　　為了使傳感器準(zhǔn)確的跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，首先要通過(guò)試驗(yàn)找出較為合適的光敏電阻。當(dāng)光敏電阻的阻值較小的時(shí)候，光電阻在太陽(yáng)照射下可能會(huì)很快達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)采集的信號(hào)就失真，不能正確反應(yīng)太陽(yáng)光線的變化情況，會(huì)影響到跟蹤效果，跟蹤精度因此降低。但提高光敏電阻的阻值，使得相應(yīng)的供電電源的電壓要變大才能驅(qū)動(dòng)跟蹤器，提高了能耗及其成本。其次要設(shè)計(jì)長(zhǎng)度合適的圓筒。理論上講，

79、圓筒的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，跟蹤器的精度就越高。隨著圓筒的增長(zhǎng)，內(nèi)部?jī)蓚€(gè)光電阻同時(shí)接受太陽(yáng)光照的太陽(yáng)光偏離角度的范圍會(huì)變小;假設(shè)圓筒內(nèi)部?jī)蓚€(gè)光電阻同時(shí)直接受到太陽(yáng)光照射的情況下，長(zhǎng)圓筒允許太陽(yáng)光偏離角度的范圍為A，如圖1.10a所示，即太陽(yáng)光線的偏離角度在A的范圍內(nèi)，長(zhǎng)圓筒內(nèi)部的兩個(gè)光敏電阻不會(huì)出現(xiàn)照度差;短圓筒允許太陽(yáng)光偏離角度的范圍為B，如圖1.10b 所示，即太陽(yáng)光線的偏離角度在B的范圍內(nèi)，短圓筒內(nèi)部的兩個(gè)光敏電阻不會(huì)出現(xiàn)照度差。當(dāng)使用長(zhǎng)圓筒

80、時(shí)，假設(shè)太陽(yáng)光線偏離一個(gè)超出了范圍A又在B的范圍內(nèi)的角度，如圖1.10c，所示因?yàn)槠x角度超過(guò)了范圍A，圓筒內(nèi)部?jī)蓚€(gè)光電阻產(chǎn)生了照度差值，該信號(hào)經(jīng)過(guò)處理放大，控制跟蹤器跟蹤上太陽(yáng)；如果此時(shí)使用較短圓筒，偏離</p><p>　　圖1.10 不同長(zhǎng)度圓筒的太陽(yáng)光偏離角度方位示意圖</p><p>　　圖1.11 “多元法”太陽(yáng)跟蹤裝置得傳感器結(jié)構(gòu)</p><p>　　

81、“多元法”太陽(yáng)跟蹤裝置?！岸嘣ā碧?yáng)跟蹤裝置的傳感器結(jié)構(gòu)如圖1.11a所示。正中央的光敏電阻與接收面垂直，Aa，Bb，Cc，Dd，助，F(xiàn)f將圓分成12 等份，它們分別代表單方向定位裝置。單方向定位裝置由5個(gè)光敏電阻按一定的排列方式鑲嵌在半圓柱體上，如圖1.11b所示?！岸嘣ā碧?yáng)定位裝置由6個(gè)單方向定位裝置構(gòu)成，并且它們共用正中央的光敏電阻。例如，當(dāng)光照在左邊第1個(gè)光敏電阻上時(shí)電機(jī)帶動(dòng)定位裝置向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一定角度，光從左邊第1個(gè)

82、光敏電阻離開(kāi)并照在左邊第2個(gè)光敏電阻上，電機(jī)帶動(dòng)定位裝置又向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，這時(shí)光照在正中央的光敏電阻上，光垂直照在定位裝置上，電機(jī)停轉(zhuǎn).這種跟蹤裝置通過(guò)在半球狀傳感器上設(shè)置多個(gè)光敏電阻，提高了對(duì)太陽(yáng)定位的速度，避免了為尋找太陽(yáng)方位傳感器的重復(fù)擺動(dòng)，但是設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且由于每?jī)蓚€(gè)光敏電阻的間隔造成其不能連續(xù)監(jiān)測(cè)和跟蹤太陽(yáng)位置的變化，跟蹤精度有限。</p><p>　?。?）用于天文觀測(cè)和氣象臺(tái)的太陽(yáng)跟

83、蹤裝置。</p><p>　　太陽(yáng)跟蹤裝置除了用作太陽(yáng)能利用裝置以外，還常用于天文臺(tái)和氣象臺(tái)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的跟蹤觀察。隨著天體光學(xué)的發(fā)展，十九世紀(jì)中葉之后，相繼出現(xiàn)了折軸望遠(yuǎn)鏡、定日鏡、定天鏡等。這些裝置靠互相垂直的兩條軸旋轉(zhuǎn)跟蹤天體，最常用的兩軸裝置有地平式和赤道式兩種。自人造天體發(fā)射后又出現(xiàn)了三軸、四軸式跟蹤器。這些跟蹤器主要分為兩類:一類是望遠(yuǎn)式，它接受太陽(yáng)的垂直入射;另一類是定日式，它將太陽(yáng)光反射到所設(shè)計(jì)的固

84、定方向，太陽(yáng)作周日視運(yùn)動(dòng)，赤道裝置繞極軸按周日角速度勻速運(yùn)動(dòng)，抵消地球自轉(zhuǎn)，使儀器法向保持指向天球某一固定的赤經(jīng)方向，緯軸則保證儀器法向的赤緯和太陽(yáng)赤緯相同，實(shí)現(xiàn)跟蹤。這種跟蹤裝置主要應(yīng)用于科研，因此最應(yīng)保證的是機(jī)構(gòu)的精度，其造價(jià)相對(duì)也比較昂貴。</p><p>　　未來(lái)的太陽(yáng)跟蹤裝置應(yīng)采用全自動(dòng)跟蹤陣。全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤裝置根據(jù)地平坐標(biāo)、雙軸跟蹤原理，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)朝著高精度，大范圍跟蹤方向發(fā)展，在有限的接受面積上最充分

85、的應(yīng)用太陽(yáng)能，降低裝置的成本;控制采用光、機(jī)、電一體化技術(shù)，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)光強(qiáng)弱的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的全自動(dòng)跟蹤，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、電信、氣象等領(lǐng)域中。裝置由光敏探頭檢測(cè)太陽(yáng)光強(qiáng)，通過(guò)跟蹤控制器，采用模擬壓差比較原理進(jìn)行比較，發(fā)出命令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部分轉(zhuǎn)動(dòng)。限位裝置有東、兩、上、下四個(gè)極限限位功能，跟蹤精度高，范圍寬，有自動(dòng)返回功能。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電壓，充電電流，跟蹤光強(qiáng)、風(fēng)速、電瓶溫度等模擬量進(jìn)行采集、處理、顯示和打印，根據(jù)各模擬量

86、的瞬時(shí)值，實(shí)現(xiàn)防風(fēng)，報(bào)警控制，蓄電池的充電、放電和分級(jí)控制等功能，對(duì)設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)控管理。</p><p>　　（7）地平坐標(biāo)系跟蹤方法的應(yīng)用</p><p>　　國(guó)家太陽(yáng)能檢測(cè)中心開(kāi)發(fā)了一套太陽(yáng)集熱器性能測(cè)試系統(tǒng)，其中就包括了太陽(yáng)跟蹤器。該中心在集熱器性能測(cè)試試驗(yàn)中，要求集熱器采光面始終垂直太陽(yáng)光線，入射角偏差不超過(guò)5°，因此需要對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。該跟蹤器采用地平坐標(biāo)系跟蹤方式，

87、主要由水平回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、垂直回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)以及集熱器臺(tái)架組成。集熱器固定在臺(tái)架平面上;水平轉(zhuǎn)臺(tái)相當(dāng)于集熱器的方位軸，由一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞垂直于當(dāng)?shù)厮矫娴妮S旋轉(zhuǎn)，用以跟蹤太陽(yáng)的方位角，其控制流程為:步進(jìn)電機(jī)一諧波減速器(降速增矩、角度細(xì)分)一水平回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)。減速器的傳動(dòng)比為1:120，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)120°時(shí)水平轉(zhuǎn)臺(tái)相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)1°，以步進(jìn)電機(jī)0.360 的步距角計(jì)算，當(dāng)水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)1°時(shí)，步進(jìn)電機(jī)發(fā)出120&#

88、176;/0.36個(gè)脈沖，山此可以計(jì)算集熱器方位角為a時(shí)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出的脈沖數(shù)為120a/0.36個(gè);另一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶輪帶動(dòng)絲杠螺母旋轉(zhuǎn)，使絲杠進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于改變俯仰軸轉(zhuǎn)角用以改變集熱器的傾斜度，從而跟蹤太陽(yáng)的高度角，其控制流程為:步進(jìn)電機(jī)一同步帶輪(傳遞動(dòng)力卜絲杠螺母(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))一絲杠(直線運(yùn)動(dòng))。同步帶輪與絲杠的傳動(dòng)比為2:1，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1圈即360°時(shí)絲</p><p>　　圖1.

89、12 太陽(yáng)集熱跟蹤臺(tái)</p><p><b>　?。ò耍┍菊滦〗Y(jié)</b></p><p>　　在本章節(jié)中分析了現(xiàn)代能源日益短缺的嚴(yán)峻現(xiàn)狀和新型能源發(fā)展的趨勢(shì)，從而說(shuō)明了利用太陽(yáng)能做為一種新型能源是有效而可行的，太陽(yáng)能是一種清潔環(huán)保并且用之不竭的能源，如何對(duì)其進(jìn)行利用將是未來(lái)能源研究發(fā)展的趨勢(shì)。另外，本章節(jié)還對(duì)幾種太陽(yáng)能發(fā)電裝置進(jìn)行了分析，并且對(duì)目前的各種跟蹤方法的進(jìn)行

90、了分析對(duì)比，從而對(duì)目前的太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)有了一定的了解。為本課題中太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研發(fā)提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。</p><p>　　二、跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想及框架</p><p>　?。ㄒ唬└櫹到y(tǒng)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本系統(tǒng)研制的出發(fā)點(diǎn)是更加有效的利用太陽(yáng)能。對(duì)太陽(yáng)能的利用一般都是采用太陽(yáng)能采集裝置把太陽(yáng)能量轉(zhuǎn)化為其他類型的可用能源而加以利用，在本研究中，確定

91、了使用太陽(yáng)能電池板把太陽(yáng)能量轉(zhuǎn)化為電能。對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的時(shí)候，由于太陽(yáng)的位置是隨著時(shí)間的變化而改變的，如果采用固定式的太陽(yáng)能接收裝置，此裝置的位置無(wú)法隨太陽(yáng)改變，只能在固定時(shí)段有效的吸收太陽(yáng)能，在其他時(shí)段的吸收效率就十分低下，因此，要使太陽(yáng)能的吸收效率提高，采用太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤是可行和有效的。在本課題中采用的是雙軸跟蹤的方法對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行即時(shí)跟蹤，使太陽(yáng)能接收裝置能夠始終正對(duì)太陽(yáng)，從而提高吸收效率。</p>

92、<p>　　本系統(tǒng)的整體研發(fā)要求是經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。根據(jù)本系統(tǒng)的整體要求，裝置的各組成部分應(yīng)該選用常用而且性價(jià)比與可靠性較高的構(gòu)件，充分考慮其經(jīng)濟(jì)性.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要使系統(tǒng)機(jī)構(gòu)盡量簡(jiǎn)潔，避免過(guò)于復(fù)雜和昂貴，要便于安裝和維護(hù)。在控制部分的設(shè)計(jì)中，要考慮到系統(tǒng)的全天候性要求，選用耐用和抗干擾性強(qiáng)的執(zhí)行元件，避免頻繁發(fā)生系統(tǒng)故障。</p><p>　　（二）跟蹤系統(tǒng)的組成</p>&l

93、t;p>　　跟蹤系統(tǒng)主要構(gòu)成一般為：（1）太陽(yáng)能采集裝置；（2）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；（3）控制部分；（4）貯能裝置；（5）逆變器。系統(tǒng)組成如圖2.1所示。</p><p><b>　　1.太陽(yáng)能采集裝置</b></p><p>　　本光伏發(fā)電系統(tǒng)的目的即是對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行有效的吸收，從而盡可能多的把太陽(yáng)能量轉(zhuǎn)化為可用電能，提供給耗電負(fù)載使用，起到節(jié)省能源的目的。在本系統(tǒng)的研發(fā)

94、中，太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能采集裝置的首選部件。</p><p>　　但是太陽(yáng)能電池本身容易破碎、易被腐蝕，若直接暴露在大氣的環(huán)境中，光電轉(zhuǎn)化的效率就會(huì)由于環(huán)境潮濕、灰塵、酸雨等影響而下降，最后以至于破碎失效。不能滿足本系統(tǒng)經(jīng)久耐用的研發(fā)要求。因此，太陽(yáng)能電池需要通過(guò)膠封、層壓等方式封裝成平板式結(jié)構(gòu)才能投入使用，如層壓的封裝方式，即將太陽(yáng)能電池片的正面和背面各用一層透明、耐老化、黏結(jié)性好的熱熔性膠膜封裝，并采用透明度高

95、、耐沖擊的低鐵鋼化玻璃做為蓋板，用耐濕抗酸的復(fù)合薄膜或者玻璃等其他材料做背板，通過(guò)真空層壓工藝將電池片、正面蓋板和背板薪合為一個(gè)整體，從而構(gòu)成一個(gè)使用的太陽(yáng)能電池發(fā)電器件，稱為太陽(yáng)能電池組件。</p><p>　　目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能電池基本都為封裝后的成品，通過(guò)封裝處理的太陽(yáng)能電池就可以應(yīng)對(duì)各種氣候條件，并且耐沖擊，可以適應(yīng)各種應(yīng)用條件，達(dá)到了長(zhǎng)期使用的目的，從而很好的滿足了本太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)要求。<

96、;/p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　由于本太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)要求最大限度的利用太陽(yáng)能，因此必須要研制一套機(jī)構(gòu)用來(lái)跟蹤太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械部件的選取必須滿足性能可靠、價(jià)格低廉和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的研發(fā)要求。選取的是普通的市面常見(jiàn)的裝置，這樣能使整個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高。轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的構(gòu)成設(shè)想基于

97、簡(jiǎn)單易安裝的要求，主要由底座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)構(gòu)、電池板固定框架等構(gòu)成。</p><p>　　在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成中，底座主要由普通的鋼材加工而成，便于拆卸和移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用的是步進(jìn)電機(jī)，此種電機(jī)性能可靠，對(duì)于角度量轉(zhuǎn)向控制精確。連軸器選用的是普遍使用的彈性聯(lián)軸器，耐沖擊，經(jīng)久耐用。由于研發(fā)要求系統(tǒng)要結(jié)構(gòu)緊湊，電機(jī)選取的為小型步進(jìn)電機(jī)，輸出扭矩達(dá)不到轉(zhuǎn)向要求，因此要選用減速機(jī)構(gòu)來(lái)提升輸出扭矩，在本光伏系統(tǒng)中

98、，選取的是小型渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu);并且，太陽(yáng)的角度控制要求精確，要合理的選取渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用的傳動(dòng)比為50:1即可達(dá)到要求。電池板固定架用來(lái)對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行固定，要求設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定。</p><p><b>　　3.控制部分</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，要根據(jù)即時(shí)時(shí)間進(jìn)行太陽(yáng)角度的運(yùn)算，調(diào)整系統(tǒng)精確轉(zhuǎn)向，因此要合理選用控制芯片完成

99、此功能。</p><p>　　由于太陽(yáng)的位置角度和時(shí)間有關(guān)，要對(duì)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效讀取，必須選取計(jì)時(shí)芯片完成此功能。在本系統(tǒng)中使用的時(shí)間芯片是8563，用來(lái)進(jìn)行時(shí)間的控制。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，考慮選用的控制核心為單片機(jī)。單片機(jī)將中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)體系。單片機(jī)把各項(xiàng)功能部件都集成在一塊芯片上，因

100、此它的結(jié)構(gòu)緊湊、超小型化、價(jià)格低廉、易于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。本太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制部分選用的AT89C51單片機(jī)。</p><p><b>　　4.貯能裝置</b></p><p>　　本系統(tǒng)的制造目的是對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行采集，并加以利用，因此需要將太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)，用于其他耗電場(chǎng)合.蓄電池組是本太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的貯能裝置，它的作用是將太陽(yáng)能電池方陣從太陽(yáng)輻射能

101、轉(zhuǎn)換來(lái)的直流電轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來(lái)，以供應(yīng)用。</p><p>　　蓄電池在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的充電方式為：當(dāng)太陽(yáng)能電池板的電勢(shì)大于蓄電池的電勢(shì)時(shí)，電能充入蓄電池，蓄電池處于充電狀態(tài)。當(dāng)太陽(yáng)能電池方陣不發(fā)電或電動(dòng)勢(shì)小于蓄電池電勢(shì)時(shí)，由于阻塞二極管的作用，蓄電池不會(huì)通過(guò)太陽(yáng)能電池方陣放電。</p><p>　　在本光伏發(fā)電系統(tǒng)中考慮使用的蓄電池可以選用鉛酸蓄電池和堿性蓄電池。比對(duì)兩種蓄電池

102、的特點(diǎn)，鉛酸蓄電池價(jià)格低廉，原材料易得，維護(hù)方便，原材料豐富，但體積較大。堿性蓄電池維護(hù)容易，壽命較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，不易損壞，但價(jià)格昂貴，制造工藝復(fù)雜。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮，在本系統(tǒng)中貯能裝置應(yīng)采用鉛酸蓄電池為宜。</p><p><b>　　5.逆變器</b></p><p>　　本系統(tǒng)能對(duì)太陽(yáng)能量加以吸收和轉(zhuǎn)化，并將其產(chǎn)生的電能貯存起來(lái)，但是因?yàn)殂U酸蓄電池提供的

103、是直流電，不能直接給交流用電器供電，普通的用電器的電壓為220V交流電，因此必須采用逆變器將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為普通用電器可以使用的交流電。</p><p>　　逆變器是將直流電變換為交流電的電力變換裝置，逆變器技術(shù)在電力電子技術(shù)中已經(jīng)較為成熟。</p><p>　　作為在本太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的逆變器，要滿足以下要求：</p><p>　　1）對(duì)輸出功率和瞬時(shí)

104、峰值的要求；</p><p>　　2）對(duì)逆變器輸出效率的要求；</p><p>　　3）對(duì)逆變器輸出波形的要求；</p><p>　　4）對(duì)逆變器輸入直流電壓的要求。</p><p>　　逆變器與正變換正好相反，它使用具有開(kāi)關(guān)特性的全控功率器件，通過(guò)一定的控制邏輯，由主控制電路周期性的對(duì)功率器件發(fā)出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，再經(jīng)變壓器耦合升（降）壓、整形

105、濾波就可得到交流電。通過(guò)逆變器產(chǎn)生的交流電，就可以廣泛應(yīng)用于普通的交流用電器。</p><p><b>　　6.控制器</b></p><p>　　為了最大限度地利用蓄電池的性能和延長(zhǎng)使用壽命，必須對(duì)它的充電條件加以規(guī)定和控制。無(wú)論太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是大還是小，是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，充電控制器都必不可少。一個(gè)好的充電控制器能夠有效地防止蓄電池過(guò)充電和深度放電，并使蓄電池使用

106、達(dá)到最佳狀態(tài)。</p><p>　　蓄電池充電控制通常是由控制電壓或分并聯(lián)調(diào)節(jié)器、串聯(lián)調(diào)節(jié)器，齊納二級(jí)管（硅穩(wěn)壓管），次級(jí)方陣開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器控制電流來(lái)完成的。一般而言，蓄電池充電方法有三種：恒流充電、恒壓充電和恒功率充電，每種方法具有不同的電壓和電流充電特性。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一般采用充電控制器來(lái)控制充電過(guò)程，并對(duì)過(guò)充電進(jìn)行保護(hù)，最常用的充電控制器有：完全匹配系統(tǒng)、并聯(lián)調(diào)節(jié)器、部，脈沖寬度調(diào)制（PWM）開(kāi)關(guān)，脈沖充電電