太阳能发电自动跟踪系统的设计开题报告

太阳能发电自动跟踪系统的设计一、 选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值太阳能作为一种清洁无污染的能源， 发展前非常广阔， 太阳能发电已经成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时不断变化的问题，这就对太阳能的收集和利用提出了更高要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。据试验，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高 35%， 因此在太阳能利用中， 进行跟踪是十分必要的！但是太阳能的利用受地形、地势、位置、云雨等自然条件的影响很大， 由于太阳能电池的成本相对较高而转化成电能的效率又太低， 得不到普及利用。 、二、 本课题在国内外的研究现状20 世纪 90 年代随着世界能源的日趋紧张，各发达国家对太阳能发电系统开展了广泛的研究。美国于 1997 年研制了太阳能发电单轴跟踪控制系统，完成了太阳方位的自动跟踪， 使得太阳能发电接收器的热接收效率提高了 15%左右， 但太阳高度角需要通过手动调节。 1998 年美国加州成功开发了太阳能发电双轴跟踪控制系统，并在太阳能面板上安装用于聚集太阳光的透镜，使得热效率得到了进一步提高。目前， 国内常用的太阳能跟踪方式采用光电追踪式， 这些光电追踪装置利用光敏传感器对太阳光进行检测。在这些装置中，光敏传感器安装在靠近遮光板的位置。通过调整遮光板的位置使遮光板对准太阳， 并且使得其中的硅光电池处于阴影区； 当太阳西移时遮光板的阴影偏移，硅光电池受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由伺服机构调整角度使追踪装置对准太阳完成追踪。这种跟踪灵敏度高，结构设计较为简单， 但受天气的影响很大。 在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况使得太阳光不能照射在硅光电池上， 导致追踪装置无法对准太阳， 甚至会引起执行机构的误动，浪费了宝贵的能源。三、 课题研究的内容及拟采取的方法(1)分析当今太阳能开发利用的发展现状 ,研究各种太阳能跟踪技术 ,以提高跟踪效率为原则 ,设计出一个合理的的太阳能跟踪控制系统的总体设计方案。(2)进行太阳能跟踪控制系统原理进行分析，熟悉当前的控制方案，对控制方案提出改进方案，使控制系统更加稳定可靠运行。(3)根据系统控制功能特点进行控制单元的硬件设计 ,以及步进电机驱动单元硬件设计，并对并网单元进行概要设计。(4)在硬件设计的基础上完成功能设计要求进行相应软件设计 ,实现改进的太阳能跟踪控制。四、 课题研究中的主要难点以及解决的方法1 跟踪系统控制部分的选取解决的方法：目前跟踪系统控制部分采用 AT89C51单片机作为系统的控制核心， 统大都采用了两种追踪模式：光强比较法追踪模式和太阳角度追踪模式。在光强比较法追踪模式下，利用特殊的装置通过光电二极管的比较电路来判断太阳的方位， 配合电动机的转动从而达到了追踪太阳的目的。2 光伏转换系统的设计。解决的方法：利用光伏电池， 以半导体 P-N 结上接受太阳光照产生伏特效应为基础， 直接将光能转化为电能的能量转化器。五、 毕业设计工作进度计划周次 设计内容及要求1 了解设计的基本要求，查阅相关资料2 查阅相关资料，写开题报告3 外文资料翻译4 设计方案比较选择5 机械总体设计6 机械总体设计7 传动系统设计计算8 传动系统设计计算9 支架体设计10 支架体设计11 电路系统设计12 电路系统设计13 撰写毕业设计说明书14 撰写毕业设计说明书15 答辩准备16 答辩六、主要参考文献[1]余海 太阳能利用综述及提高其利用率的途径【 J】能源研究与利用， 2004 [2]吕春生 日本的新能源开发对我国的启示【 J】 现代日本经济， 2006 [3]张明 德国太阳能发电最多的国家【 R】广西电力建设科技信息， 2004 [4]周惠 美国有关可再生能源和节能情况考察报告【 R】可再生能源， 2007 [5]徐机玲，蔡玉高 太阳能利用新突破【 J】瞭望， 2004 [6]陈维，李戬洪 .太阳能利用中的跟踪控制方式的研究【 J】 .能源工程， 2003， （ 3） ， 18-21. [7]丁金华，孙秋花 .串行时钟芯片 DS 1302 的应用【 J】 .大连轻工业学院学报， 1998， （ 1） ，40-45. [8]余永权 .ATMEL89 系列（ MCS-51 兼容） Flash 单片机原理及应用【 M】 .北京：电子工业出版社， 2000. [9] Suleiman BANIHANI;Khalid AL-WIDYAN;Ahmad AL-JARRAH;Mohammad ABABNEH Journal of Control Theory and Applications.A genetic algorithm based lookup table approach for optimal stepping sequence of open-loopstepper motor systems.[J]. 2013. [10]Tadatsugu Minami;Yuki Nishi; Toshihiro Miyata. Cu_2O-based solar cells using oxide semiconductors.[J]. Journal of Semiconductors.2016 [11]P.K.Maurya;H.Agarwal;A.Singh;P.Chakrabarti.InAs/InAsSb Avalanche Photodiode (APD) for applicaions in long-wavelength infrared region.[J]. Optoelectronics Letters.2008