太阳能自动跟踪系统设计.docVIP

1 设计背景 太阳能的发展现状及本设计的发展前景 太阳能的发展现状 近两年来国内太阳能电池产业发展很快，特别是受无锡尚德公司在美国上市的影响，太阳能电池企业蜂拥而上。现在，我国大大小小从事太阳能电池硅材料，硅片、电池及组件的生产厂家已不下百家。 太阳能电池产量：江苏无锡尚德太阳能电力有限公司，宁波太阳能电源有限公司、中电电气南京光伏科技有限公司、云南天达光伏科技股份公司、上海交大泰阳绿色能源公司等主要的十多家公司总产量约为110MW。 太阳能电池组件生产量：天威英利新能源公司、上海太阳能科技有限公司、江苏林洋新能源公司、新疆新能源公司、浙江昱辉阳光能源公司、西安佳阳能源公司、力诺光伏高科技有限公司、上海超日太阳能科技公司、无锡佳诚太阳能科技有限公司、常州天合光能有限公司、无锡国飞绿色能源有限公司、深圳能联电子有限公司等十多家公司总产量达220MW以上。 太阳能电池用硅材料产量：河北宁晋单晶硅基地、江苏顺大半导体发展有限公司、四川峨眉半导体材料厂、洛阳中硅高科技有限公司、常州天合光能公司、宁波晶元太阳能有限公司、绍兴精工太阳能有限公司、常州亿晶光电科技有限公司、江苏华日源电子科技有限公司第十多家公司总产量约为700吨。 太阳能电池制造技术方面：由于硅材料缺乏，价格飞速上涨，极大地促进了硅太阳能电池薄片技术的发展，目前硅片厚度已普遍地从370μm降到240μm，有的厂家已减薄到220μm，仍能保持较高的成品率，同时也促进了太阳能电池转化效率的提高，多晶硅太阳能电池一般效率已达到13－14％，有的企业已能批量生产15％的产品；而单晶硅电池效率已普遍达到14－15％，有的企业已能批量生产16％的产品。此外，北京企业星华创股份有限公司已能制造和生产硅太阳能电池和组件的制造设备，特别是一些国产的单晶炉和太阳能电池封装设备已有较高的技术水平。 1.1.2 太阳能的发展前景 现阶段人类面临的最大问题就是能源短缺问题，而环境保护又是现阶段人们所努力倡导的重要任务。解决这两个问题的最有效便捷的途径就是大力发展太阳能的利用，地球每天收到的太阳能约4×1015 千瓦时，假如能把这些能源充分利用那将相当于节省了2.5×108 万桶石油，这不仅对解决了能源短缺的问题，而且在一定程度上保护了环境。 太阳能清洁无污染、取之不尽、用之不竭，这是其发展迅速的最直接原因而我国每年接收到335～873千焦每立方厘米，这将是我国不可多得的无污染能源。所以大力发展太阳能才是解决二十一世纪我国乃至全球的最重要任务。 太阳能虽然取之不尽但是它有一定的分散性、方向性和不稳定性，怎么样将其发挥到最好，怎么样更充分的利用这用之不竭的能源才是现阶段太阳能事业发展的最客观的问题。 1.2 目前使用的跟踪系统 现阶段市场上使用的跟踪系统有单轴太阳能自动跟踪器、步进式太阳能自动跟踪、可自动跟踪的太阳灶、五像限法太阳自动跟踪仪、单轴液压式自动跟踪、极轴式跟踪。 不足：结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪。 1.3 本设计意义 本设计可使太阳光永远垂直照射在接收面上（能量积分），提高了太阳能的吸收率和转化率，设计结构简单成本低廉，单片机控制稳定，能自动跟踪阳光，最大面积地吸收太阳光能，合理利用了资源。 2 设计方案简述 本设计以AT89S51单片机为控制中心，运用光敏电阻采集光线，用运放LM358对采集的光线做进一步处理并将最终数据传输给单片机，单片机进行进一步处理并将处理数据传输给电机驱动系统，控制两路电机进行调节电池板的水平方位调整及垂直高度的调整。 本设计寻光系统采用单片机作为主控芯片，光敏和运放LM358组成光信号采集模块，继电器控制电机的正反转进行电池板的微调。具体控制框图如图2.1所示： 图2.1 系统控制框图 3 详细设计 3.1 单片机概述 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器CPU(Central processing unit)。随机存储器RAM（Random access memory）。只读存储器ROM（Read only memory）。中断系统、定时器/计数器以及I\O（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。为此，称它为单片微型计算机SCMC（Single chip micro computer），简称单片机。 单片机主要应用与控制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU（Micro cont