自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究

【摘要】：本文研究了基于太阳自动跟踪的独立光伏发电系统。太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式,发展前景非常广阔。目前,光伏发电系统多采用固定安装的形式,这种发电系统具有发电效率低、成本高、不宜推广等缺点。在光伏发电系统中使用太阳自动跟踪,能有效地提高太阳能的利用率。因此,本文的研究对提高光伏发电效率、促进光伏发电的推广应用具有重要的意义。 本文首先提出了一种将光电跟踪方式和太阳运动轨迹跟踪方式相结合的全天候太阳自动跟踪方法。分析并确定了晴天、多云和阴雨三种天气条件下,应分别采取的跟踪模式;给出了光电跟踪方式的具体设计思路和实现方法;分析并确定了太阳运动轨迹的计算方法,验证了该方法的可行性。 根据提出的跟踪方法,设计了一套自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统。该系统为小型光伏发电系统,在太阳自动跟踪的基础上,全天候、高效率地独立运行,将尽可能多的太阳能转换为电能,提供给用电负载使用。整个系统分为太阳自动跟踪系统和光伏电源系统两个子系统,其中光伏电源子系统是以森林防火这一具体应用领域为例进行分析和设计的。分别进行了两个子系统的硬件设计和软件设计。硬件设计包括太阳方位检测、光强检测、计算机控制、数据采集、外部时钟、光伏电源等模块;而软件部分设计了太阳自动跟踪系统的软件体系,实现了各个硬件模块的功能、光电检测数据的处理以及跟踪机构的驱动控制。 最后,设计了自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统相关环节的实验。设计了太阳自动跟踪系统实验,分别验证了太阳运动轨迹跟踪和光电检测跟踪的稳定性和准确性;设计实现了光伏电源系统的充放电实验,验证了电源系统设计的合理性和独立工作的稳定性;完成了整个发电系统的联调实验,验证了系统硬件和软件设计的合理性,系统能够独立、稳定地运行。 本课题设计的自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统,实现了对太阳的自动跟踪,使太阳能电池板基本对准太阳垂直入射的方向,并实现了连续稳定的电能输出,保证用电负载的正常工作。 【关键词】：太阳能 光伏发电 光电跟踪 太阳运动轨迹跟踪
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK514
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1 章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景9
• 1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-14
• 1.3.1 太阳能光伏发电的研究现状10-11
• 1.3.2 太阳自动跟踪的研究现状11-14
• 1.4 课题的主要研究内容14-15
• 第2 章 系统的总体设计15-28
• 2.1 太阳自动跟踪方法的确定15-20
• 2.1.1 光电跟踪15-18
• 2.1.2 太阳运动轨迹跟踪18-20
• 2.2 光伏电源系统的结构和容量20-25
• 2.2.1 独立太阳能光伏发电系统的结构20-21
• 2.2.2 独立型太阳能光伏电源系统的容量计算21-25
• 2.3 系统的技术指标25
• 2.4 系统的整体结构25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3 章 系统的硬件设计28-47
• 3.1 太阳自动跟踪系统的硬件设计29-41
• 3.1.1 太阳方位检测模块29-32
• 3.1.2 光强检测模块32-34
• 3.1.3 数据采集模块34-37
• 3.1.4 计算机控制模块37-39
• 3.1.5 外部时钟模块39-41
• 3.2 光伏电源系统的硬件设计41-46
• 3.2.1 设备选型41-45
• 3.2.2 设备连接45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4 章 系统的软件设计47-52
• 4.1 太阳自动跟踪主程序设计47-48
• 4.2 太阳运动轨迹跟踪程序设计48-49
• 4.3 光电跟踪程序设计49-50
• 4.4 数据采集程序设计50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5 章 实验设计52-69
• 5.1 太阳自动跟踪系统实验53-60
• 5.1.1 实验模拟装置介绍53
• 5.1.2 太阳运动轨迹跟踪实验53-55
• 5.1.3 光电检测跟踪实验55-60
• 5.1.4 两种跟踪相结合的实验60
• 5.2 光伏电源系统实验60-67
• 5.2.1 充电实验61-63
• 5.2.2 放电实验63-65
• 5.2.3 充放电联合实验65-67
• 5.3 系统联调实验67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6 章 总结及展望69-71
• 6.1 工作总结69
• 6.2 存在的问题和进一步的工作设想69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 附录75

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