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太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计

作　者: 郎龙军
导　师: 张河新
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 太阳能自动跟踪机械传动自动控制计算机
分类号: TK514
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

太阳能是一种环保的绿色能源,而且是巨量的、可再生的,因此在对新能源的开发利用上,太阳能发电有着巨大的优势。当前,由于技术条件限制,光伏发电的转换效率很低,严重制约了太阳能发电的发展与普及,因此,在现有条件下,寻求一种实用的方式去提高太阳能的发电效率是非常必要的。实践证明,太阳能的发电效率和太阳能电池板与太阳光线的角度有很大关系,太阳能发电中,太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直能在很大程度上提高太阳能的发电效率。本课题针对如何提高太阳能发电效率的问题,提出了采用自动跟踪的方法,让自动跟踪系统对太阳的运动轨迹作出实时判断,从而使太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直,提高光伏转换效率。论文具体内容为以下几点:首先,根据太阳能自动跟踪的具体工作要求提出方案;然后对光线和影子的特性进行详细分析,根据分析得到的结果,设计了符合整体方案的光线偏移感应装置传感器;其次,根据空间位置的变化原理设计并制作了双轴传动机械机构以及根据自动跟踪的要求设计制作了动力控制装置,以保证太阳能自动跟踪动作的进行;最后,编写了基于RS232通信的上位机控制台程序,保证在恶劣天气时,跟光传感器可能失效的情况下,系统使用计算机控制来进行太阳能自动跟踪发电。经试验,系统整体运行良好,实现了太阳能自动跟踪。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-14
  1.1 太阳能发电的实际意义  8-9
    1.1.1 太阳能是当前能源的替代能源之一  8-9
    1.1.2 太阳能是人类可利用的清洁能源之一  9
    1.1.3 太阳能辐射资源丰富  9
  1.2 目前国内外太阳能发电现状  9-11
  1.3 太阳能自动跟踪系统  11-13
  1.4 研究内容  13-14
第2章太阳能自动跟踪传感器的设计  14-30
  2.1 太阳能跟踪的设计方案  14-15
    2.1.1 常用的太阳能跟踪方案  14-15
    2.1.2 太阳能跟踪的方案确定  15
  2.2 太阳能跟踪传感器的设计  15-26
    2.2.1 光线和影子的关系  15-17
    2.2.2 跟踪传感器的跟踪精度  17-18
    2.2.3 太阳能跟踪传感器方案确定  18-21
    2.2.4 太阳光照的强度检测  21-22
    2.2.5 太阳能跟踪传感器的设计制作  22-26
  2.3 跟踪传感器的电路测试  26-27
  2.4 结果分析  27-28
  2.5 本章小结  28-30
第3章双轴自动跟踪传动的机械设计  30-40
  3.1 机械机构的设计访法  30
  3.2 太阳能自动跟踪的机械传动机构设计  30-35
    3.2.1 跟踪的要求  30-31
    3.2.2 方案比较  31
    3.2.3 方案确定  31-32
    3.2.4 跟踪系统的垂直轴设计  32-34
    3.2.5 跟踪系统的水平轴设计  34-35
  3.3 自动跟踪机械传动中零件的设计  35-38
    3.3.1 垂直轴轴承的选用  35-36
    3.3.2 跟踪系统的水平轴轴承设计  36-38
  3.4 太阳能自动跟踪的机械传动的动力源  38
  3.5 自动跟踪的机械联接  38-39
  3.6 自动跟踪的机械传动机构安装  39
  3.7 本章小结  39-40
第4章控制电路及程序设计  40-52
  4.1 单片机简介  40
  4.2 太阳能自动跟踪控制  40-47
    4.2.1 自动跟踪的控制  40-41
    4.2.2 信号采集电路  41-45
    4.2.3 机械运动控制  45-47
  4.3 机械运动的转角控制  47-48
  4.4 单片机和PC 的通信  48-49
  4.5 太阳能自动跟踪控制系统实施及程序设计  49-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章基于 PC 的人机交互控制程序  52-60
  5.1 基于PC 人机交互的太阳能跟踪  52-53
    5.1.1 基于数据库查询的跟踪方法  52
    5.1.2 天文日历跟踪方法  52-53
  5.2 开发工具介绍  53
    5.2.1 Delphi 简介  53
    5.2.2 SQL server 数据库简介  53
  5.3 程序设计  53-59
    5.3.1 系统模块设计  53-55
    5.3.2 数据库逻辑结构设计  55-56
    5.3.3 各模块程序的编写  56-59
  5.4 本章小结  59-60
第6章自动跟踪的实验及数据分析  60-66
  6.1 跟踪传感器的实验  60-62
  6.2 双轴自动跟踪中机械及控制部分的实验  62-63
  6.3 整机实验  63-65
    6.3.1 调试过程  63-64
    6.3.2 实验方案  64-65
    6.3.3 实验结果和分析  65
  6.4 本章小结  65-66
第7章结论  66-68
  7.1 课题总结  66
  7.2 存在的问题和展望  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间的研究成果  72

太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计

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