韓 玥,白 迪,劉 磊

（1.沈陽工程學(xué)院電力學(xué)院，110136；2.撫順恒大電力工程有限公司，113000）

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雙模式太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的研究

韓 玥1,白 迪1,劉 磊2

（1.沈陽工程學(xué)院電力學(xué)院，110136；2.撫順恒大電力工程有限公司，113000）

摘要：為了提高太陽能的光電轉(zhuǎn)換率，該課題構(gòu)建了一套以單片機為核心控制器的太陽能自動跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)天氣條件，相應(yīng)的選擇光電跟蹤或太陽運動軌跡跟蹤方式對太陽實現(xiàn)跟蹤。系統(tǒng)的設(shè)計對提高太陽能的利用效率具有一定的理論和實際意義。

關(guān)鍵詞：天氣判斷;光電跟蹤;太陽運動軌跡跟蹤

0　引言

世界上所有的可再生能源中，太陽能資源最為豐富，幾乎是最清潔綠色的能源。但由于受到天氣條件和光照強度等問題的限制，使其利用率較低。該課題改變常規(guī)太陽能電池板固定的模式，使其跟隨太陽的軌跡而轉(zhuǎn)動，從而使電池板上的光照保持最大強度，這對改變太陽能的利用效率具有重要意義。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計方案

當(dāng)前對太陽能的研究中，為使光照強度最大，照射時間最長，較成熟的方法有：一是光電跟蹤方式，二是太陽運動軌跡追蹤，這兩種模式各有優(yōu)缺點。

本系統(tǒng)充分利用兩種方式的優(yōu)點，通過對天氣條件的預(yù)先判斷，合理的選擇相應(yīng)的方式控制電池板的轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)啟動后，首先測試光照強度，若無光照，系統(tǒng)停止工作；若是晴天，則啟動光電跟蹤程序，利用光敏二極管采集光照；若是陰天，系統(tǒng)則改變跟蹤方式，采用太陽運動軌跡跟蹤方法，決定電池板的轉(zhuǎn)動角度。

1.1光電追蹤方式模型

利用該跟蹤方式檢測光照強度的核心是光敏傳感器，其中一個光敏半導(dǎo)體檢測光強來判斷是白天或黑天，再由另一光敏二極管來判斷是陰天還是晴天，若是晴天，則通過光線照射到四象限硅光電池坐標(biāo)軸上的點，產(chǎn)生信號輸送給系統(tǒng)的控制器，計算出與前一時刻光線角度的偏差，得到電池板應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度。

1.2太陽運動軌跡追蹤方式模型

圖1　硬件系統(tǒng)框圖

若是陰天，系統(tǒng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)入第二種跟蹤方式，控制器調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)部實時時間和經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)，再帶入天文公式中計算出任一時刻太陽在水平方向和垂直方向的角度，控制電機根據(jù)計算的結(jié)果控制電池板的偏轉(zhuǎn)。

該方法主要是通過兩個物理量衡量太陽的實時位置，高度角θh和方位角θp。利用文學(xué)公式計算：

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)的核心控制器選用了C51系列的單片機，系統(tǒng)由光敏傳感器輸入信號，利用運放電路輸入控制器中，控制器產(chǎn)生脈沖帶動電機的轉(zhuǎn)動，另包含時鐘模塊和顯示器、電池板等幾部分。

硬件設(shè)計方案如圖1所示。

3　結(jié)束語

在世界上的可利用的能源不斷減少、環(huán)境污染愈加嚴(yán)重的今天，太陽能必將擁有更大的開發(fā)和利用的空間。本文針對太陽能電池板運動方式的設(shè)計，穩(wěn)定可靠，對提高太陽能的利用率提供了重要的理論依據(jù)。

參考文獻

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[5] Yacov Tsur, Amos Zemei. Long-term perspective on the development of solar energy Solar energy.2000,68: 379-392.

The Research of the dual-mode automatic solar tracking system

Han Yue1,Bai Di1,Liu Lei2
(1.College of electric power, Shenyang Institute of Engineering,110136；2.Fushun Hengda Electric Power Engineering Co.,Ltd.113000)

Abstract：In order to improve the utilization efficiency of solar energy,the paper established a solar eclipse system of the microcontroller as the core controlle. The system judge the weather conditions,and then adopt the appropriate tracking mode, so s to realize the automatic tracking of the sun.The design of the system has a certain theoretical and practical significance to improve the utilization efficiency of solar energy.

Keywords：Weather judgement;Photoelectrid tracking;Sun trajectory tracking