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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 太陽(yáng)能是一種清潔環(huán)保的可再生能源，為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)利用太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)效率, 需要一套太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，保證太陽(yáng)入射角與光電板法線的夾角始終為0°。設(shè)計(jì)了是以單片機(jī)為控制核心的太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤裝置，由太陽(yáng)光電傳感器獲得兩者的偏差角，經(jīng)處理后，控制直流伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光伏電池板對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)跟蹤。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.概 述 眾所周知，太陽(yáng)能是一種儲(chǔ)量極為豐富而且清潔無(wú)污染的可再生能源，一 旦太陽(yáng)能成為可以被廣泛利用的能源，它將極大地緩解人類的能源危機(jī)，改善人居環(huán)境，推動(dòng)人類社會(huì)的重大進(jìn)步。 隨著化石燃料(煤、石油和天然氣)的不斷開采和消耗，能源的供應(yīng)越來(lái)越緊張，用新的可再生能源代替化石能源具有非常重大的意義。然而，3月11日，在日本本州島發(fā)生9.0級(jí)地震引起了海嘯、核電站爆炸事故，不僅使該國(guó)陷入一場(chǎng)核電危機(jī)，給也世界核能產(chǎn)業(yè)敲響警鐘。在經(jīng)歷了日本福島核電站的危機(jī)之后，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)有機(jī)會(huì)成為能源解決方案的一部分。研究表明:太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用到平板光伏發(fā)電陣列，可以比固定模式提高33%的效率。因此，在太陽(yáng)能利用中，使用跟蹤系統(tǒng)是很有必要的。太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。目前已有多種太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置。但現(xiàn)有的一維太陽(yáng)能跟蹤裝置存在著跟蹤精度不高、累積誤差大、易受光線干擾、自身功耗大等問(wèn)題。本項(xiàng)目是一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，即一個(gè)垂直方向軸，用來(lái)跟蹤太陽(yáng)方位角，一個(gè)水平方向軸，用來(lái)跟蹤太陽(yáng)高度角，雙軸自動(dòng)控制，互不影響。任意時(shí)刻太陽(yáng)的位置可以用太陽(yáng)視位置精確表示。太陽(yáng)視位置用太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角兩個(gè)角度作為坐標(biāo)表示。太陽(yáng)高度角指從太陽(yáng)中心直射到當(dāng)?shù)氐墓饩€與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角。太陽(yáng)方位角即太陽(yáng)所在的方位，指太陽(yáng)光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角，可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽(yáng)光下的陰影與正南方的夾角。系統(tǒng)采用水平方位直流伺服電機(jī)和俯仰方向直流伺服電機(jī)來(lái)追蹤太陽(yáng)的方位角和高度角，從而可以實(shí)時(shí)精確追蹤太陽(yáng)的位置。此系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)太陽(yáng)光方向來(lái)調(diào)整太陽(yáng)能電池板方向，跟蹤精度高，范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，特別適合天氣變化比較負(fù)責(zé)和無(wú)人值守的環(huán)境（如裝載太陽(yáng)能供電裝置的路燈），有效地提高了太陽(yáng)能的利用率，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值[1]。 2.總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的光電位置傳感器可以檢測(cè)到太陽(yáng)入射角情況，信號(hào)的采集和處理需要用到相應(yīng)的硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及相關(guān)的輔助模塊。 控制系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其主要作用是根據(jù)光電位置傳感器檢測(cè)太陽(yáng)的高度角及方位角，經(jīng)處理后，控制直流伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用絕對(duì)式編碼器來(lái)測(cè)量太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤平臺(tái)的高度角和方位角，兩者作為閉環(huán)系統(tǒng)的反饋信號(hào)[2]。 3.太陽(yáng)位置光電傳感器的設(shè)計(jì) 光電跟蹤原理是使用光電傳感器作為探測(cè)元件，實(shí)時(shí)探測(cè)太陽(yáng)位置并將信號(hào)送達(dá)單片機(jī)進(jìn)行處理后來(lái)完成對(duì)太陽(yáng)位置的探測(cè)和跟蹤。當(dāng)太陽(yáng)位置變化時(shí)，這些傳感器元件會(huì)得到不同的輸出結(jié)果，根據(jù)這樣的變化情況就可以知道太陽(yáng)的變化情況或者知道太陽(yáng)具體的偏差位置。 光電跟蹤方式的優(yōu)點(diǎn)很多，一方面，這種跟蹤方式屬于閉環(huán)控制方式，可以時(shí)實(shí)檢測(cè)太陽(yáng)位置，對(duì)系統(tǒng)的初始安裝精度要求較低，不會(huì)受到累積誤差的影響;另一方面，這種傳感器信號(hào)少，運(yùn)算處理簡(jiǎn)單，普通的單片機(jī)即可完成信號(hào)處理及運(yùn)動(dòng)控制，使得系統(tǒng)的成本降低。 本系統(tǒng)采用光電跟蹤方式，太陽(yáng)位置光電傳感器是關(guān)鍵部件之一，其探測(cè)可靠性和準(zhǔn)確性對(duì)系統(tǒng)跟蹤精度重要的影響。傳感器跟蹤是通過(guò)光敏元件的輸出，判斷太陽(yáng)跟蹤傳感器的軸線是否正對(duì)太陽(yáng)[1-3]。通過(guò)太陽(yáng)跟蹤傳感器軸線與理想位置的偏差調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而調(diào)整跟蹤傳感器的位置使其軸線指向太陽(yáng)。跟蹤機(jī)構(gòu)總的工作原理就是要使傳感器結(jié)構(gòu)的中軸線（即光伏板的法線）與太陽(yáng)光線始終保持平行，便能使太陽(yáng)能吸收效率達(dá)到最大。 位置檢測(cè)裝置是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制的重要組成部分。在閉環(huán)系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測(cè)位移量，該位移量與給定值進(jìn)行比較，得到誤差信號(hào)，控制器根據(jù)誤差信號(hào)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)趨向減小誤差，最終使誤差為零。 傳感器的包括粗定位光電池組和精定位光電池組。當(dāng)傳感器軸線對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，由于四片粗定位光電池布置在四個(gè)不同的方向(每?jī)善怆姵氐慕嵌认喔?0度)，四片光電池受到的輻照度產(chǎn)生差異，引起了電壓的差異，差異經(jīng)電壓跟隨后，輸入單片機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)，調(diào)整跟蹤傳感器的位置，使其軸線基本上指向太陽(yáng)，東西方向光電池電壓差信號(hào)跟蹤太陽(yáng)的方位角，南北方向光電池電壓差信號(hào)跟蹤太陽(yáng)的高度角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤裝置的粗略定位。 當(dāng)光電池的粗定位電路輸出在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，再根據(jù)安裝的精定位光電池的輸出進(jìn)行精確定位控制，其跟蹤原理和四片粗定位光電池的跟蹤原理是一樣的，一、三象限的電壓差信號(hào)跟蹤太陽(yáng)的方位角，二、四象限的電壓差信號(hào)跟蹤太陽(yáng)的高度角。當(dāng)傳感器的軸線指向太陽(yáng)時(shí)，無(wú)論粗定位光電池，還是精定位光電池，受到的輻照度近似相同，差異為零，驅(qū)動(dòng)電路無(wú)動(dòng)作[4]。該種光電跟蹤方案和傳統(tǒng)跟蹤方法相比有跟蹤范圍大、跟蹤比較穩(wěn)、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。 4.單片機(jī)選型 單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，又稱微控制器。目前單片機(jī)在智能儀表、機(jī)電設(shè)備、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)檢測(cè)和家用電器等各個(gè)方面應(yīng)用都很普遍。它的優(yōu)點(diǎn)有很多:可靠性好、易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、成本低、開發(fā)容易等。 近幾年來(lái)，8051系列單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，而美國(guó)Cygnal公司新近推出了高性能 C8051Fxxx系列單片機(jī)，可徹底改變?nèi)藗儗?duì)8051系列單片機(jī)速度慢、性能低的印象。考慮到本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，本文將選用Cygnal公司的 C8051F020單片機(jī)作為跟蹤系統(tǒng)的主控制芯片，其主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 大力提高指令運(yùn)行速度。與8051相比，相同時(shí)鐘下，單周期指令運(yùn)行速度為原來(lái)的12倍;全指令集平均運(yùn)行速度為原來(lái)的9.5倍，絲毫不遜于PIC，AVR單片機(jī)。 I/O從固定方式到交叉開關(guān)配置。在Cygnal公司的C8051F中，則采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以硬件方式實(shí)現(xiàn)工/0端口的靈活配置。 最小功耗系統(tǒng)的最佳支持。C8051F實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)模擬與數(shù)字電路的3V供電標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了系統(tǒng)功耗。 5.信號(hào)處理電路 光電跟蹤方式是采用傳感器來(lái)感應(yīng)太陽(yáng)位置來(lái)達(dá)到跟蹤的目的，所以如何采集傳感器的信號(hào)在本設(shè)計(jì)中是比較重要的問(wèn)題。 光電跟蹤方式是采用傳感器來(lái)感應(yīng)太陽(yáng)位置來(lái)達(dá)到跟蹤的目的，所以如何采集傳感器的信號(hào)在本設(shè)計(jì)中是比較重要的問(wèn)題。 由于在相同的光照強(qiáng)度下，硅光電池的開路電壓與光斑面積非線性，短路電流呈線性關(guān)系，所以需要處理的信號(hào)為短路電流信號(hào)。而一般芯片都是對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理，所以此處將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后作相應(yīng)運(yùn)算處理。由于硬件處理的可靠性強(qiáng)，所以能用電路完成的運(yùn)算盡量交給電路完成，不能完成的將交給單片機(jī)使用軟件方式完成。這里信號(hào)的加減運(yùn)算由電路處理。首先將采集到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后進(jìn)行加減運(yùn)算后交給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算確定太陽(yáng)位置偏差的具體角度值輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 D1為四象限硅光電池的第一部分其輸出電流與接受日照成線性關(guān)系，其輸出電流I1經(jīng)過(guò)運(yùn)放芯片LM324的A單元的反相端轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)V。偏值電阻Rn起到負(fù)反饋?zhàn)饔?，其阻值為R。輸出電壓與輸入電流成正比，只要Rf阻值精確，輸出電壓與輸入電流成良好的線性關(guān)系。由于輸出電壓為負(fù)值，而一般模數(shù)轉(zhuǎn)換只能對(duì)正值進(jìn)行處理，所以要經(jīng)過(guò)反相器進(jìn)行處理。這里由于加減運(yùn)算同時(shí)可以知道相應(yīng)的效果，所以直接在后面接加法器和減法器進(jìn)行加法運(yùn)算和減法運(yùn)算。其它三路I/V轉(zhuǎn)換電路部分與此相同。輸出信號(hào)分別以Vl、V2、V3、V4表示。四個(gè)部分的偏置電阻阻值相同，使得它們的轉(zhuǎn)換是以相同的規(guī)律進(jìn)行，保證后面運(yùn)算的準(zhǔn)確性。 四象限硅光電池的四部分輸出電流經(jīng)過(guò)上面的腳轉(zhuǎn)換后變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)不同的運(yùn)放芯片進(jìn)行相應(yīng)的處理。加法器實(shí)際上是在反相放大器的基礎(chǔ)上增加幾條輸入支路，U2B為L(zhǎng)M324的一個(gè)單元，各輸入支路由對(duì)應(yīng)的信號(hào)源和各自的輸入電阻組成。偏置電阻Rf起到負(fù)反饋?zhàn)饔?，其阻值與Rl、R2、R3、R4大小相等。R5為補(bǔ)償電阻。 6.電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用了L298來(lái)代替達(dá)林頓管所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。L298是雙H橋高電壓大電流功率集成電路，直接采用TTL邏輯電平控制，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等電感性負(fù)載。它的驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)46V，直流電流總和可達(dá)4A，如圖6-1所示為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。 其中IN1、IN2、ENA端口控制方位角電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。使能控制端ENA接I/O口，當(dāng)I/O口為高電平時(shí)，通過(guò)PWM輸入端IN1和IN2可以控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)(輸入端IN1為PWM信號(hào)，輸入端IN2為低電平，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);輸入端IN2為PWM信號(hào)，輸入端IN1為低電平，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn));當(dāng)它為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋路上的4個(gè)晶體管全部截止，使正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)自由停止。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由單片機(jī)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)。IN3、IN4、ENB控制高度角電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，其原理跟控制方位角電機(jī)原理相同[5]。這兩套伺服電機(jī)分別控制跟蹤平臺(tái)的俯仰角和水平方位角，如圖6-2 所示為系統(tǒng)跟蹤平臺(tái)的實(shí)物圖。 電機(jī)停止或反向時(shí)，由于線圈電路在斷開的瞬間，將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)，它可以引起控制電路的誤動(dòng)作，甚至造成損害(如燒斷線圈)。所以，電機(jī)的線圈兩端必須接吸收電路[6-7]。電機(jī)線圈兩端接了兩種吸收電路以確保電機(jī)工作的穩(wěn)定性，一種是阻容吸收電路;一組是續(xù)流二極管。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四個(gè)限位開關(guān)，它有兩個(gè)作用：一是規(guī)定了電機(jī)的運(yùn)行范圍，另一個(gè)是防止電機(jī)誤動(dòng)作，電機(jī)運(yùn)行超過(guò)極限位置，引起電線纏繞，所以跟蹤過(guò)程當(dāng)中，要判別電機(jī)是否已碰到限位開關(guān)，如若接觸限位開關(guān)，則電機(jī)立即停止。 7.結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)位置光電傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)太陽(yáng)位置偏差信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行一定的電路處理再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理得到太陽(yáng)位置偏差角度，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)完成對(duì)太陽(yáng)的精確跟蹤。光電傳感器信號(hào)少，運(yùn)算處理簡(jiǎn)單，普通的單片機(jī)即可完成信號(hào)處理及運(yùn)動(dòng)控制，使得系統(tǒng)的成本降低。本裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受天氣影響，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。利用太陽(yáng)能電池板向自身蓄電池充電, 不依賴其它外部電源, 特別適用于野外無(wú)人作業(yè)的太陽(yáng)能設(shè)備。在太陽(yáng)能熱發(fā)電、光伏發(fā)電、集熱管等太陽(yáng)能設(shè)備中具有較好的推廣前景。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 對(duì)于目前大型光伏電站的設(shè)計(jì)，特別是在國(guó)內(nèi)，很多太陽(yáng)能電池板陣列基本上都是固定的，存在余弦效應(yīng)的影響，無(wú)法保證太陽(yáng)光的垂直照射，光伏電池不能充分利用太陽(yáng)能資源，使其接受效率低下。基于這方面考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了一款新型太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，即通過(guò)對(duì)太陽(yáng)光照的捕捉，始終使光伏采光板與太陽(yáng)光照垂直，從而最大限度地提高太陽(yáng)能利用率。本裝置采用太陽(yáng)位置光電傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)太陽(yáng)位置偏差信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行一定的電路處理再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理得到太陽(yáng)位置偏差角度控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成對(duì)太陽(yáng)的精確跟蹤。光電傳感器信號(hào)少，運(yùn)算處理簡(jiǎn)單，普通的單片機(jī)即可完成信號(hào)處理及運(yùn)動(dòng)控制，使得系統(tǒng)的成本降低。1、裝置采用兩級(jí)光電傳感器，包含粗定位光電池組和精定位光電池組，實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度的太陽(yáng)角度測(cè)量。2、應(yīng)用新的控制策略，即復(fù)合跟蹤系統(tǒng)的雙軸太陽(yáng)跟蹤器，利用兩套伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)高度角及方位角的精確跟蹤。3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受外部天氣影響，具有自身保護(hù)功能，可靠性高。技術(shù)關(guān)鍵：雙級(jí)太陽(yáng)位置光電傳感器、跟蹤方式、核心控制器的選擇、電機(jī)選擇。主要技術(shù)參數(shù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)：工作電壓：3.3V；工作頻率：16MHz。伺服電機(jī)：額定電壓：DC 24V；電流：0.5A；系統(tǒng)方位角的跟蹤范圍：-125o～+125o；系統(tǒng)俯仰角的跟蹤范圍: 0o～95o；兩個(gè)方向的跟蹤誤差均小于0.5o。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 首先，裝置采用兩級(jí)光電傳感器跟蹤—粗定位光電池組和精定位光電池組兩組傳感器，與目前市場(chǎng)上大多采用的單級(jí)傳感器相比，既可使裝置實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的大范圍、高精度跟蹤。其次，該裝置是采用新型控制策略的雙軸太陽(yáng)跟蹤器，利用兩套伺服系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)對(duì)高度角及方位角的精確跟蹤。與目前多數(shù)采用的視日跟蹤方式相比，成本更低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，且系統(tǒng)具有完善的自身保護(hù)功能，不受外部天氣影響，可靠性高。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 及現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 直接將太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置放于室外，并利用固定裝置將其固定好，接通電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)跟蹤，操作簡(jiǎn)單、方便。 技術(shù)特點(diǎn)： 采用太陽(yáng)位置光電傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)太陽(yáng)位置角度偏差信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行一定的電路處理，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算得到太陽(yáng)位置偏差角度，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成對(duì)太陽(yáng)的精確跟蹤。 適用范圍： 作品適用于聚光光伏發(fā)電站系統(tǒng)、塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、陽(yáng)光運(yùn)輸機(jī)、光伏路燈等場(chǎng)合。 推廣前景： 如今全球各地都在推進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，尤其中國(guó)最近提出了“金太陽(yáng)工程項(xiàng)目”，對(duì)滿足要求的光伏電站建設(shè)給予50%的成本補(bǔ)貼等優(yōu)惠措施，大大地推進(jìn)了光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步。該裝置技術(shù)先進(jìn)，成本較低，有很好的普及與推廣價(jià)值，市場(chǎng)前景與經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀。
同類課題研究水平概述
- 太陽(yáng)能跟蹤裝置的研究作為一個(gè)很有前景的項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)外對(duì)其均有研究，并取得了一系列成果。 AMONIX公司開發(fā)的高效率聚光太陽(yáng)能電池發(fā)電(IHCPV)就是通過(guò)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和光敏定向系統(tǒng)確保雙軸液壓自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的聚光精度最大不超過(guò)0.50，從而使該系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換總效率高達(dá)18%，高于目前平板型硅太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換總效率。中科院電工研究所劉四洋等設(shè)計(jì)了一套主動(dòng)式雙軸太陽(yáng)跟蹤控制器，在西藏羊八井國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)基地的實(shí)地運(yùn)行中，此太陽(yáng)跟蹤控制器表現(xiàn)出了良好的性能，與固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，發(fā)電量提高30%以上。伍春生等以PLC16F877A為核心控制單元，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器，能自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的高度角與方位角，使太陽(yáng)光線始終垂直入射在光伏陣列的表面以獲取最大發(fā)電效率。華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院王尚文等提出了一種新型混合雙軸太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置，是一種藕合程序跟蹤和傳感器跟蹤的混合跟蹤系統(tǒng)，即第一級(jí)用程序控制跟蹤，第二級(jí)采用傳感器跟蹤校正。 綜合以上介紹可以得出，上述研究大部分仍處于理論研究與樣機(jī)試制階段，技術(shù)和成本兩者往往相互矛盾，某些先進(jìn)的技術(shù)帶來(lái)了巨額的成本。以全新理念設(shè)計(jì)一種技術(shù)高、性能好、成本低的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)勢(shì)在必行。
