太阳能热发电系统中太阳跟踪器的研究

【摘要】： 随着社会的发展,人类对能源的需求越来越大,对化石能源的开采越来越多,造成了世界范围的能源危机。太阳能是一种理想的能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,高效率的利用太阳能是太阳能利用的关键问题。低成本、高精度,结构简单的太阳跟踪器对提高太阳能利用效率具有重要的意义。 本文首先介绍了国内外太阳跟踪器的研究现状,分析了目前太阳跟踪器研究中存在的问题,然后根据太阳跟踪系统的性能要求,进行了基于PSD的太阳位置测量装置的设计和机械跟踪装置的设计和加工。该跟踪器以单片机作为控制核心,将PSD传感器输出的四个方向信号经过信号调理后输入单片机,经过数据处理后,根据太阳高度角和方位角的电压大小控制电机,实现对太阳的自动跟踪。其中,硬件设计主要包括信号采集电路、A/D转换电路、电机控制电路、显示电路、时钟电路等。跟踪流程思想为,当光强信号达到光电跟踪时启动光电跟踪,否则启动视日运动轨迹跟踪。在晴天进行光电跟踪时突然出现阴雨天气,系统自动转换到视日运动轨迹跟踪,当光强达到光电跟踪的大小,系统再切换到光电跟踪,实现各种天气下的自动跟踪。最后,进行了系统试验,试验结果表明该方法的光电跟踪的视场范围为±12°角度,光电跟踪精度不小于0.1°,在各种天气情况下,跟踪器均能稳定的工作达到预期的设计性能要求。 【关键词】：太阳能 太阳跟踪 PSD 单片机 光电检测
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究背景和目的12-13
• 1.2 太阳能利用的国内外发展现状13-15
• 1.3 太阳跟踪系统的国内外研究现状15-17
• 1.4 本文的主要研究内容及其创新点17-19
• 1.5 本文结构19-20
• 第二章 太阳的运行规律以及跟踪器的方案研究20-28
• 2.1 太阳运行规律20-21
• 2.2 太阳自动跟踪系统的跟踪方案21-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 基于PSD 的太阳跟踪系统设计28-36
• 3.1 系统总体设计28-30
• 3.2 视日运动轨迹跟踪30-33
• 3.3 太阳跟踪器设计33-34
• 3.3.1 基于PSD 的太阳跟踪装置设计33
• 3.3.2 PSD 工作原理33-34
• 3.3.3 PSD 的性能分析34
• 3.4 机械跟踪部分设计34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 控制系统的软硬件设计36-56
• 4.1 控制系统核心部件的选择36-40
• 4.1.1 单片机的选型37-39
• 4.1.2 C8051F 系列单片机及引脚分配39-40
• 4.1.3 C8051F021 单片机的外部接口40
• 4.2 控制系统设计40-41
• 4.3 信号采集电路设计41-46
• 4.3.1 LM324 芯片简介42
• 4.3.2 MAX1270 芯片简介42-43
• 4.3.3 A/D 转换电路设计43-44
• 4.3.4 信号采集电路44-46
• 4.4 控制电路设计和外围电路的设计46-51
• 4.4.1 电机控制电路设计46
• 4.4.2 显示电路设计46-49
• 4.4.3 辅助电路设计49-50
• 4.4.4 时钟电路设计50-51
• 4.5 串口电路51-52
• 4.6 系统主程序设计52-55
• 4.6.1 C51 语言简介52-53
• 4.6.2 主程序设计53-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 系统调试和试验结果分析56-65
• 5.1 系统调式56-57
• 5.2 试验总体设计57-58
• 5.3 试验结果分析58-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72

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