孫彥祥　馬葉革

摘要：因?yàn)楝F(xiàn)在的技術(shù)上的限制，光伏發(fā)電的方式效果不是很好。這就導(dǎo)致了太陽能的使用受到限制。所以為了解決這個(gè)問題，就要尋找更加有效的方式來改善太陽能的效率。在利用太陽能發(fā)電的時(shí)候，影響的因素有電池板還有太陽光射的角度，太陽能電池板和太陽光線的照射角度是九十度的時(shí)候，效果是最好的。為了能夠使發(fā)電的效率達(dá)到最高?？梢允褂酶櫩刂葡到y(tǒng)的方式。跟蹤系統(tǒng)可以跟蹤太陽的光線角度，實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整，就可以使得發(fā)電的效果變好。關(guān)鍵詞：太陽能；跟蹤系統(tǒng)；研究與設(shè)計(jì)

1 前言

太陽能是可以開發(fā)利用的十分有潛力的能源。每天都有光照，每天都有能源，并且相對(duì)于其他的能源，可以免去運(yùn)輸?shù)某杀竞蛪毫?。并且相?duì)于其他能源的排氣等污染環(huán)境的問題，這種能源沒有后期要排放的物質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生工廠的噪音。但是現(xiàn)在在利用太陽能的技術(shù)上還有一些問題。太陽能的能流密度比較大，所以轉(zhuǎn)換的電能比較少。在光線比較好的情況下，一平方米只能產(chǎn)生一千瓦的電。所以需要電多的情況下，就需要增加裝置的面積，這樣就會(huì)增加成本。大氣會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生很大影響，所以電的轉(zhuǎn)化就更困難了。為了改善這些問題，跟蹤控制系統(tǒng)可以進(jìn)行太陽方位的計(jì)算，使得太陽電池板可以和太陽光線保持垂直，增大轉(zhuǎn)換率。

2 跟蹤控制系統(tǒng)的硬件的研究

2.1 跟蹤控制系統(tǒng)的機(jī)械構(gòu)成

跟蹤系統(tǒng)是由太陽能電池板、齒輪傳動(dòng)機(jī)、基座等構(gòu)成的。要將跟蹤控制系統(tǒng)進(jìn)行固定就要用基座。太陽光線的角度發(fā)生變化得時(shí)候，減速電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后進(jìn)行齒輪傳動(dòng)，來調(diào)整電池板的角度，使得它能夠和太陽光線的角度達(dá)到九十度，從而獲得最大的轉(zhuǎn)換率。在操作的時(shí)候通過主軸、齒輪還有齒圈以及底座實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行太陽光線的跟蹤。

2.2 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是由光傳感器、GPS以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)的。GPS進(jìn)行當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間的采集，用來進(jìn)行太陽的位置的確定，可以確定太陽光線的角度位置。傳感器是用來感應(yīng)光的強(qiáng)度的，如果光線很弱的話，就將系統(tǒng)關(guān)閉，這樣可以節(jié)省能源。

控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成部分是太陽能的跟蹤控制系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)來確定安裝的經(jīng)緯度，還有確切的日期以及時(shí)間。然后根據(jù)太陽的軌道來計(jì)算出太陽光線的照射方向，然后進(jìn)行電池板的調(diào)節(jié)，使得它和太陽光線的角度保持在九十度。還有光敏元件，可以對(duì)光線的強(qiáng)度進(jìn)行測試，遇到下雨天沒有太陽光的話，就把機(jī)械裝置關(guān)閉?？梢怨?jié)省能源。這個(gè)系統(tǒng)安裝方便，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，安裝的時(shí)候只要保證安裝是水平的就好，方向是南北方向。這些因?yàn)槎伎梢詡鬏數(shù)綗o線終端上。隨時(shí)可以進(jìn)行系統(tǒng)信息的查看。整機(jī)的電力是由風(fēng)力發(fā)電和太陽能電池板所提供的。白天的時(shí)候。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能進(jìn)行發(fā)電，給蓄電池充上電。晚上的時(shí)候，可以提供LED路燈的用電，如果有足夠的風(fēng)力。風(fēng)力發(fā)電機(jī)既可以支持蓄電池充電，也可以支持路燈用電。

2.3 控制器

主控制器用的是STC5A60S2，這是STC公司生產(chǎn)的。內(nèi)部的空間有60Kflash，還有1280字節(jié)的ram空間，這就使得GPS進(jìn)行太陽方位的計(jì)算有運(yùn)行的保證。附加AD功能，對(duì)于太陽光線可以直接通過光敏電阻進(jìn)行感應(yīng)，不需要增加轉(zhuǎn)換的芯片。GPS的工作，有一部分用的是C3-370C模塊，直接輸出串口NMEA報(bào)文數(shù)據(jù)。將單片機(jī)的工作簡化了不少。

2.4 檢測電機(jī)堵轉(zhuǎn)

太陽能的工作機(jī)械設(shè)備都在露天的環(huán)境下。環(huán)境變化下，長時(shí)間的暴露比較容易導(dǎo)致故障的發(fā)生。比如說出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)的問題等，為了避免這個(gè)問題，如果電機(jī)堵轉(zhuǎn)了，繼續(xù)供電的話會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)損壞，所以要有可以檢測的電路。這種檢測電路的方式可以通過無線終端來進(jìn)行控制。電路檢測設(shè)計(jì)：主控制器AT89C51，是Atmel公司的設(shè)計(jì)，它和STC5A60S2的基本的功能是相似的。無線的終端顯示用的是nokia5110，這種液晶顯示器，耗能比較小，而且顯示的內(nèi)容多。而且它具有智能控制開關(guān)的作用，它可以根據(jù)主機(jī)傳輸過來的時(shí)間的信息，在白天關(guān)閉，可以節(jié)約能源。

3 跟蹤控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

我國的太陽能的資源是非常豐富的，所以對(duì)于太陽能的開發(fā)與利用是十分有潛力的。我國的光伏發(fā)電是在二十世紀(jì)的七十年代開始的，九十年代中期開始穩(wěn)步發(fā)展。二零零九年的三月二十三日，相關(guān)部門出臺(tái)了《推進(jìn)將太陽能光電應(yīng)用在建筑行業(yè)的意見》，并附加了《太陽能光電建筑行業(yè)的應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助的暫行管理辦法》，在符合條件的地方，對(duì)每瓦的光伏建筑進(jìn)行最高二十元的補(bǔ)助。二零零九年的七月二十一日。能源局以及相關(guān)的部門。宣布啟動(dòng)了金太陽的示范性工程。相關(guān)部門出示了《實(shí)施金太陽工程的通知》，為了促進(jìn)太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以采取財(cái)政支持和還有市場拉動(dòng)以及科技支持的方式，來促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。并且在兩到三年之間，對(duì)于五百兆瓦以上的發(fā)電的示范項(xiàng)目，進(jìn)行財(cái)政的補(bǔ)助。所以，有了我國財(cái)政的大力支持，太陽能發(fā)電的前景是非常不錯(cuò)的。跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)不用電纜以及管道的鋪設(shè)，而且后期維護(hù)的成本也比較少。對(duì)于費(fèi)用的計(jì)算如下：

城市路燈的用電計(jì)算：一百盞的路燈，每盞五百瓦，那么總功率就是五萬瓦，每天需要十二個(gè)小時(shí)的用電，那么一天要用的電是600度，一年的用電量就是二十一萬九千度，每度電一元五角的話，那么電費(fèi)就是三十二萬八千。

太陽能的路燈，后期不需要保養(yǎng)以及維護(hù)，一年可以節(jié)省的費(fèi)用多達(dá)三十二萬，太陽能電池板可以使用十五年到二十年，LED燈可以使用十年以上。而通過太陽能發(fā)電，十展燈可以節(jié)省四萬多元，并且煤炭等能源隨著數(shù)量的下降，價(jià)格也會(huì)增高，所以相對(duì)于而言，節(jié)省的成本是非常多的。4結(jié)語

太陽能發(fā)電也有一定的社會(huì)效益。太陽能還有風(fēng)能的利用，可以減少普通能源排放污染環(huán)境的物質(zhì)。對(duì)于改善環(huán)境也有長遠(yuǎn)的幫助。對(duì)于城市環(huán)境建設(shè)，以及人們的身心健康都有好處，霧霾天氣對(duì)人體有害。也對(duì)環(huán)境有害。所以太陽能利用的優(yōu)勢是非常大的。所以不管是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益，太陽能都是很好的能源。