全方位太陽能跟蹤系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、當今時代，隨著化石能源的日趨枯竭，人類社會的能源危機問題日益凸顯。與此同時，大量使用化石能源所造成的諸多環(huán)境問題也時刻困擾著人們。太陽能作為一種可再生能源，其開發(fā)和使用過程中不會對環(huán)境造成污染，因而受到了世界各國的重視和關注。太陽能自身具有能量的分散性及間歇性，使得太陽能的開發(fā)利用存在瓶頸。基于此，本文進行了太陽能跟蹤系統(tǒng)的研究。相關研究表明，太陽能跟蹤系統(tǒng)能夠使太陽能采集效率提高30％~40%。
　　本文在深入研究傳統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)實

2、現(xiàn)方案的基礎上，設計開發(fā)一種以FPGA為核心控制器的太陽能跟蹤系統(tǒng)。本課題設計的太陽能跟蹤系統(tǒng)以Altera公司EP1C12Q240C8芯片為核心控制器，以S066A型四象限光電探測器作為感光元件，并配以時鐘、加速度計、地磁、GPS等外圍測量裝置，完成了跟蹤系統(tǒng)的測量和控制。本文將光電跟蹤方式及軌跡跟蹤方式相結合，并設計了數(shù)據(jù)處理算法，該算法能夠提高跟蹤系統(tǒng)跟蹤精度且具有較好的抗干擾能力。
　　本文的主要工作有：
　　(1)

3、給出了本課題系統(tǒng)的總體方案設計。進行了跟蹤系統(tǒng)控制器、測量機構、執(zhí)行機構的設計及實現(xiàn)，其具體內容為：FPGA核心控制器設計；外圍測量元件設計，包括光電檢測電路設計、實時時鐘設計、加速度計設計、地磁傳感器及GPS接收部分設計；執(zhí)行機構設計，包括跟蹤系統(tǒng)步進電機選型、步進電機驅動設計、跟蹤系統(tǒng)機械結構設計。在這些工作的基礎上，給出了跟蹤系統(tǒng)整體電源網絡設計。
　　(2)進行了跟蹤系統(tǒng)控制算法設計，主要包括：運用矢量法對太陽運行軌跡計算

4、公式進行了探討，并得到了任意時刻太陽高度角、方位角的解算公式；給出了應用四象限光電探測器輸出信號進行太陽光線位置解算的算法；最后進行了數(shù)字低通濾波器設計，并給出了本系統(tǒng)姿態(tài)解算算法。
　　(3)進行了跟蹤系統(tǒng)軟件設計，主要工作包括：在SOPC Buidler中進行FPGA工作軟核的開發(fā)；以硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)了IIC總線通訊軟核；于Nios IIIDE開發(fā)環(huán)境中針對跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)的各項功能，實現(xiàn)了跟蹤系統(tǒng)各部分程序