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太阳能热发电系统中太阳跟踪器的研究

作　者: 王志超
导　师: 韩东
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 太阳能太阳跟踪 PSD 单片机光电检测
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 225次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
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

太阳能热发电系统中太阳跟踪器的研究

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