[优秀毕业设计毕业论文]太阳能电池板照射角自动跟踪系统设计.doc
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[优秀毕业设计毕业论文]太阳能电池板照射角自动跟踪系统设计,目 录摘要 - 1 -一、概述 - 3 -（一）能源与环保 - 3 -1.能源短缺 - 3 -2.环境污染 - 3 -3.温室效应 - 3 -（二）太阳能的特点 - 4 -（三）国内外太阳能应用的现状 - 5 -（四）几种主要的太阳能发电装置 - 6 -1.塔式太阳能发电系统 - 6 -2.聚光光伏发电系统 - 7 -...
内容介绍
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目 录
摘要 - 1 -
一、概述 - 3 -
（一）能源与环保 - 3 -
1.能源短缺 - 3 -
2.环境污染 - 3 -
3.温室效应 - 3 -
（二）太阳能的特点 - 4 -
（三）国内外太阳能应用的现状 - 5 -
（四）几种主要的太阳能发电装置 - 6 -
1.塔式太阳能发电系统 - 6 -
2.聚光光伏发电系统 - 7 -
3.碟式太阳能发电系统 - 8 -
（五）太阳能跟踪技术现状 - 10 -
（八）本章小结 - 22 -
二、跟踪系统的设计构想及框架 - 23 -
（一）跟踪系统的设计要求 - 23 -
（二）跟踪系统的组成 - 23 -
1.太阳能采集装置 - 24 -
2.转向机构 - 24 -
3.控制部分 - 25 -
4.贮能装置 - 25 -
5.逆变器 - 25 -
6.控制器 - 26 -
（三） 太阳照射规律 - 26 -
1.地球围绕太阳的运行规律 - 26 -
2.太阳高度角和方位角的确定 - 27 -
（三）本章小结 - 30 -
三、机械部分的设计 - 31 -
（一）整体框架的设计 - 31 -
（二）减速装置的选型 - 32 -
（三）驱动电机的选型 - 33 -
（四）本章小结 - 34 -
四、控制部分的设计 - 36 -
（一）控制器 - 36 -
1.匹配系统 - 36 -
2.并联调节器 - 38 -
3.串联调节器 - 39 -
（二）单片机的选型 - 40 -
1.结构框图: - 40 -
2.AT89C51的引脚 - 41 -
（三）计时芯片的选型 - 45 -
（四）步进电机驱动芯片的选型 - 47 -
（五）整体电路图的设计 - 50 -
（六）本章小结 - 50 -
五 程序部分的设计 - 51 -
（一）流程图设计 - 51 -
（二）程序设计 - 53 -
（三）本章小结 - 57 -
结论与展望 - 58 -
参考文献 - 59 -
致谢 - 60 -
外文文献 - 61 -
（一）原文 - 61 -
（二）翻译 - 66 -
摘要
随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统是以单片机为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键字：太阳能电池 太阳照射角 自动跟踪 单片机 步进电机
Abstract
With the conventinuous consumption of resources , the conventional 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 the photovoltaic effect has a very bord application prospect.
In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. 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 panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.
At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to 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 the direction of the north-south change in control.
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 are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.
Keywords: solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor
摘要 - 1 -
一、概述 - 3 -
（一）能源与环保 - 3 -
1.能源短缺 - 3 -
2.环境污染 - 3 -
3.温室效应 - 3 -
（二）太阳能的特点 - 4 -
（三）国内外太阳能应用的现状 - 5 -
（四）几种主要的太阳能发电装置 - 6 -
1.塔式太阳能发电系统 - 6 -
2.聚光光伏发电系统 - 7 -
3.碟式太阳能发电系统 - 8 -
（五）太阳能跟踪技术现状 - 10 -
（八）本章小结 - 22 -
二、跟踪系统的设计构想及框架 - 23 -
（一）跟踪系统的设计要求 - 23 -
（二）跟踪系统的组成 - 23 -
1.太阳能采集装置 - 24 -
2.转向机构 - 24 -
3.控制部分 - 25 -
4.贮能装置 - 25 -
5.逆变器 - 25 -
6.控制器 - 26 -
（三） 太阳照射规律 - 26 -
1.地球围绕太阳的运行规律 - 26 -
2.太阳高度角和方位角的确定 - 27 -
（三）本章小结 - 30 -
三、机械部分的设计 - 31 -
（一）整体框架的设计 - 31 -
（二）减速装置的选型 - 32 -
（三）驱动电机的选型 - 33 -
（四）本章小结 - 34 -
四、控制部分的设计 - 36 -
（一）控制器 - 36 -
1.匹配系统 - 36 -
2.并联调节器 - 38 -
3.串联调节器 - 39 -
（二）单片机的选型 - 40 -
1.结构框图: - 40 -
2.AT89C51的引脚 - 41 -
（三）计时芯片的选型 - 45 -
（四）步进电机驱动芯片的选型 - 47 -
（五）整体电路图的设计 - 50 -
（六）本章小结 - 50 -
五 程序部分的设计 - 51 -
（一）流程图设计 - 51 -
（二）程序设计 - 53 -
（三）本章小结 - 57 -
结论与展望 - 58 -
参考文献 - 59 -
致谢 - 60 -
外文文献 - 61 -
（一）原文 - 61 -
（二）翻译 - 66 -
摘要
随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统是以单片机为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键字：太阳能电池 太阳照射角 自动跟踪 单片机 步进电机
Abstract
With the conventinuous consumption of resources , the conventional 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 the photovoltaic effect has a very bord application prospect.
In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. 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 panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.
At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to 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 the direction of the north-south change in control.
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 are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.
Keywords: solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor
