一种高效能逐日光伏电池板控制器的设计.pdf

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1、一种高效能逐日光伏电池板控制器的设计诸天逸一种高效能逐日光伏电池板控制器的设计诸天逸(南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京，210000)摘要：针对高效利用清洁能源太阳能的要求，设计了一种高效能逐日光伏电池板控制器，系统由时钟模块、步进电机驱动电路、太阳能电池板、六轴角度传感器四部分组成。时钟模块为STM32自有RTC实时时钟，电机驱动电路为SH一20403数字步进电机驱动，太阳能电池板为转换率18％以上的单晶100w太阳能板，六轴角度传感器为高精度陀螺加速度计MPU6050。硬件测试表明：整个系统较传统固定式太阳能电池板至

2、少提高30％采光效率。关键词：逐日光伏；太阳能电池板；自动控制中图分类号：11P273文献标识码：ADOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．08．026Abstract：Foremcientuseofcleansolarenergyrequirements，weshoulddesignahighemcientdailyphotovoltaicpanelcontroUerwhosesystemconsistsoft}Ieclockmodule，steppermotordrivecircuit，the

3、solarbatteryboardandasixaxisanglesensor．TheclockmodulefortheSTM32ownRTCreal—timeclock．ThemotordrivecircuitisSH一2()403digitalstepmotordriver．’rhesolarpanelsistheconve玛ionmteofmorethaIll8％0fthesindecrystal100Wsolarp粕els．Thesixaxisanglesensoris}lighprecisionaccelemmeterg

4、augeMPU6050．Thehardwaretestshowsthatthewholesystemlightinge伍ciencyisatleast30％morethanthetraditionalfixedsol盯panels．Keywords：photovoltaic；solarpanels；auto—contmlO引言太阳能是人类可以利用的最丰富的能源，可以说是取之不尽，用之不竭。且地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题。这种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响

5、生态平衡⋯。目前的太阳能电池板组件绝大多数采取安装固定方式置于室外吸收太阳光，其整套组件缺乏自动控制装置，使得太阳光线随着每天时间迁移，光照的最大功率点时刻移动变化而偏离太阳能电池板面，使得光能采集效率不高，亦即光能转化成的电能将大为减少。目前出现的太阳能逐日系统成本高昂，不适于批量化生产、规模化应用。本文提出的一种高效能逐日光伏电池板阵列控制器，操作简单易行，体积小易于安置，成本低廉，功耗极低。1系统设计与工作原理基于六轴加速度角度传感器的高效能逐日光伏电池板阵列控制器设计如图1所示，本设计以STM32F103RBT6作为主控单

6、片机，利用所带时间模块提供准确的年月日时间基准、电机驱动电路(亦即步进电机细分器)控制步进电机转动特定的角度，从而控制太阳能电池板板面基本与当地太阳高度角处于垂直角度(即当地实时太阳高度角基本保持于太阳能电池板中心区域)。在一定地理位置，利用太阳高度角和方位角计算算法¨o，得出当地时间随太阳高度角及时间随太阳方位角的变化数据表并存入主控芯片。太阳能电池板上安装有六轴角度传感器MPu6050，每隔一定时间将实际的三维角度信息反馈给主控芯片，主控芯片将比对实时太阳高度角信息以控制步进电机做出调整。在逐日光伏电池板阵列控制器的操纵下，整

7、个系统可以提高至少30％的采光效率，且本身电机耗电只有20千瓦时。2硬件设计基于六轴加速度角度传感器的高效能逐日光伏电池板阵收稿日期：2016一03一18作者简介：诸天逸(1995一)，男，江苏无锡人，本科，主要研究方向为电子科学与技术方向。·26·列控制器的硬件部分主要由时钟模块、步进电机驱动电路、太阳能电池板、六轴角度传感器组成。sTM32F103RBT6作为主控单片机，读取当地太阳高度角信息及太阳方位角信息，控制步进电机转动以使得太阳能电池板偏转一定角度。其中，在步进电机控制模块解释了设置主控芯片中途休眠时间为10分钟的原因

8、。图l系统模块框图2．1时钟模块在sTM32中，有五个时钟源，为HSI、HsE、璐I、LsE、PLL。其中40kHz的LsI(低速内部时钟)供独立看门狗1wDG使用，另外它还可以被选择为实时时钟RTC(RealTimeclock)的时钟源。RTC模