太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计

【摘要】：随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少,可再生能源的重要性不断增加,其开发利用备受人们关注。研究和实践表明,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是理想的替代能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化,使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素,因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。目前,太阳能电池板阵列大多是固定安装的,不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射,发电效率低。 本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统,运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。由光强传感器的检测结果来判断天气的状况,从而控制跟踪的启停,选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位,通过单片机MSP430f149输出控制信号,控制云台带动太阳能电池板运动,实现太阳光到电池板的垂直入射,从而提高太阳光照辐射量,达到提高光伏系统发电效率,节约能源的目的,并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间,每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同,使系统获得了更多的太阳辐射能量,并提高跟踪精度。调试结果证明,该系统易于实现,运行平稳,可应用在大型光伏电站项目中。 【关键词】：光伏发电 自动跟踪 太阳运动轨迹 光强检测
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TK513.4
【目录】：

• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景11
• 1.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 国内外太阳能开发利用现状12-14
• 1.3.1 国内太阳能开发利用现状12-13
• 1.3.2 国外太阳能开发利用现状13-14
• 1.4 太阳跟踪系统的国内外研究现状14-15
• 1.4.1 太阳跟踪系统的国内研究现状14-15
• 1.4.2 太阳跟踪系统的国外研究现状15
• 1.5 课题研究的主要内容15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 第二章 跟踪控制系统研究及方案设计17-25
• 2.1 跟踪方法原理简介17
• 2.2 跟踪系统简介17-18
• 2.3 太阳跟踪方案的选择18-24
• 2.3.1 太阳运动轨迹模型18-19
• 2.3.2 太阳运动轨迹计算19-23
• 2.3.3 日照时间23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 系统的硬件设计25-41
• 3.1 系统组成25
• 3.2 设备选型25-33
• 3.2.1 微控制器选型25-27
• 3.2.2 光敏元件选型27-29
• 3.2.3 太阳能电池板29-30
• 3.2.4 蓄电池30
• 3.2.5 充电控制器30-31
• 3.2.6 执行机构31-32
• 3.2.7 设备连接32-33
• 3.3 跟踪控制器电路设计33-40
• 3.3.1 晶振电路33
• 3.3.2 复位电路33-34
• 3.3.3 电源电路34
• 3.3.4 485通信接口设计34-36
• 3.3.5 外部时钟电路36-39
• 3.3.6 光强检测电路39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 软件设计41-45
• 4.1 自动跟踪主程序设计41-42
• 4.2 间隔模式程序设计42-43
• 4.3 IAR软件使用说明43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 结论和展望45-46
• 5.1 本文完成的主要工作和研究成果45
• 5.2 本文的创新点45
• 5.3 本文尚未解决的问题及下一步研究计划45-46
• 参考文献46-49
• 攻读学位期间取得的研究成果49-50
• 致谢50-51
• 个人简况及联系方式51-53

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