高精度太阳能自动跟踪装置的研制-论文.pdf

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1、务l．8,tb高精度太阳能自动跟踪装置的研制Developmentofautomatictrackingdeviceofhighprecisionsolarenergy张磊，郑喜贵ZHANGLei。ZHENGXi．gui(郑州科技学院，郑州450064)摘要：太阳能自动跟踪技术的发展对有效提高太阳能利用率具有重要的现实意义，本文介绍了太阳能自动跟踪的原理与种类，则重点介绍了高精度双轴跟踪混合控制的自动跟踪方式、控制电路、检测电路与双轴机械机构的构成，实践证明该装置自动跟踪误差低、性能稳定，提高了光伏电池效率，该装置机构简便、成本低具有重要

2、的实用推广意义。关键词：太阳能；自动跟踪；控制；双轴机构中圈分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)03(上)一0129—04Doi：10．3969}／J．issn．1009-0134．2014．03(上)．370引言向来使光伏电池的效率最大化，香港大学教授研随着现代工业的高速发展，能源需求快速增究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，理论长，而煤、石油与天然气等传统能源的大量开采分析表明：对太阳光线运动的自动跟踪与非自动跟使用，使传统能源濒临枯竭，与此同时还带来了踪，太阳能设备能量的接收率相差37．7％，精

3、确地大气污染、天气变暖等环境问题。怎样使经济快自动跟踪太阳可使太阳能设备的能量利用率大大提速发展与环境保护“和谐共存”良性发展，是世高口l。为获得最大输出功率特此设计制作本装置。界关注的焦点。开发清洁新能源正是解决这一问题的必然途径，也符合现代低碳、绿色、环保、1太阳运行轨迹节能与可持续发展的社会主题。太阳能是一种取众所周知，太阳每天东升西落貌似寻常，其之不尽、用之不竭，可以再生的清洁无污染资源实其日照时间与南北位置都在缓慢的变化着，这丰富新能源。但太阳能存在着密度低、不易收种变化是随着地方时和太阳赤纬的变化而变化且集，随光照方向与强度随

4、季节气候与天气昼夜变有轨迹可循，是用太阳赤纬角、高度角、方位角化而变化的特点，使太阳能的利用存在间歇性与表示。根据天体运动学，可通过公式计算太阳理不稳定性的特点。若能始终保持太阳板和光照的论运动轨迹与现实位置具体如下文所述。垂直，那么就能使太阳能的最大化地接收利用u。1．1太阳的赤纬角光伏发电装置是能量转换装置中的一种，其核太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤心是光能到电能的转换，具有清洁、绿色、环保无纬角，以6表示，在一年当中，太阳赤纬角每天污染等特点。目前，世界各国政府制定各种优惠及都在变化。但不超过一23．27。～+23．27。的

5、范围。夏相关扶持政策，促使太阳能光伏发电在各行各业中天最大变化到夏至日的+23．27。；冬天最小变化到应用，如交通、建筑、海岛发电、通讯与航天等相冬至日的一23．27。。太阳赤纬随季节变化，按照库伯关领域。太阳能自动跟踪控制系统是光伏发电系统方程，由下式计算：的重要组成部分，本文着重阐述了太阳能的自动跟6=23．45sinI-j6u—284+n．)踪控制原理、控制方式与机械机构等内容。303太阳能自动跟踪控制系统就是能够保持太阳1．2太阳高度角能电池板随时正对太阳，使光线随时垂直照射太太阳高度角是指从太阳中心直射到当地的光阳能电池板的动力

6、装置，主要功能就是实现光伏线与当地水平面的夹角，以h表示，其值在0。～90。电池输出功率最大化。通过自动跟踪阳光直射方之间变化，日出日落为0。，太阳在正天顶时为收稿日期：2013-10-21作者简介：张磊(1976一)，男，河北邯郸人，实验师，本科，研究方向为自动化控制、光伏发电、实践教学与实训设备研制。第36卷第3期2014—03(上)[129]、l匐似90。，计算太阳高度角的公式由文献【4】附表查得：2自动跟踪方式选择sinh=sinsin6+COSCOS6COSt目前太阳能自动跟踪系统从控制方法看主要其中，：当地纬度(保留一位小数)

7、；6：太有以下四种；匀速控制方法、光强控制方法、时阳赤纬；t：太阳时角。空控制方法以及混合控制方法；从机械结构看主以当地真太阳时正午为0。，每隔一小时变化要分为单轴自动跟踪方式、双轴自动跟踪方式、l5。上午为正，下午为负。斜轴与极轴自动跟踪方式；从控制精度看主要是T：真太阳时；太阳时角t：方位角精度与高度角精度。本装置控制系统采用仁(T一12)×15。(保留一位小数)的是高精度双轴追踪混合控制方式，具体是高度T=CT+Lc+EQ角一方位角双轴自动跟踪式匀速时钟和光电检测式中，T：真太阳时；C：地方标准时(时区混合式控制方法，在阴天、光线较

8、暗与在夜晚时时)，中国以120。E地方时为标准，称为北京时；系统不跟踪采用匀速时钟控制方式；当光线照度L：经度订正(4分钟／度)，如果地方子午圈在标准达到控制要求时，自动启用光电精确跟踪，实行