开题初稿分析和总结.pdfVIP

太阳能智能跟踪系统的研究与设计 研究目的和意义 能源短缺已成为人类社会面临的一个非常重大的挑战。 太阳能作为一种清洁无污染的能 源已成为未来全球解决能源危机的最具独特优势的重要途径。 据相关权威试验测定， 相同条 件下， 采用自动跟踪系统的太阳能发电设备比固定式太阳能发电设备的发电量要提高 35％。 为提高利用太阳能效率而进行太阳自动跟踪系统的研究， 对我们所面临的日益严峻的能源问 题有着重大而深远的意义。 从实际工程实践来看， 有必要通过各种手段和途径发挥计算机的 重要作用， 把自动跟踪系统与太阳能发电设备相结合， 从而大大提升自身的发电能力， 提高 设备的经济效益。 研究现状分析 目前，各种类型的太阳能跟踪器装置，从简单到复杂，主要分为两大类，即机械系统和 电控系统， 机械系统一般又可分为压差式和控放式， 电控系统一般可分为光电式和视日运动 轨迹式。 在各种类型的跟踪器中， 纯机械式的跟踪器精度偏低。 有通过发条、 变速机构和执行机 构实现的太阳跟踪，有通过蒸汽压力来实现追踪的自动追踪系统，还有通过 GPS 卫星定位 系统进行追踪的“向日葵”系统等。 在实际应用过程中，这些系统中比如通过发条、变速 机构和执行机构实现的太阳跟踪存在跟踪精度不够，容易积累误差；而通过蒸汽压力方式 则系统比较笨重，使用时不方便；通过 GPS 卫星定位系统进行跟踪的“向日葵”系统虽然 追踪精度高，但是其造价昂贵，不利于推广。 光电式： 光电式跟踪是利用光敏元件的输出， 判断太阳光线跟踪传感器的轴线是否正对 太阳——光电管因受到阳光直射输出一定值的微电流， 作为偏差信号， 经放大电路放大， 由 伺服机构调整角度使跟踪装置对准太阳完成跟踪， 使传感器主光轴指向太阳。 一般来说光电 跟踪灵敏度高，结构设计较为方便，但受天气的影响很大， 如果在稍长时间段里出现乌云 遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照到硅光电管上，就会导致跟踪装置无法对准太阳， 有时甚至会引起执行机构的误动作。 视日运动轨迹跟踪： 视日运动轨迹系统通常根据跟踪系统的轴数， 可分为单轴和双轴两 种。 单轴：采用这种跟踪方式的优点是结构简单，但是由于入射光线不能始终与太阳能电池 板垂直，收集太阳能的效果并不理想。 双轴： 高度角一方位角式太阳跟踪方法又称为地平坐标系双轴跟踪。 太阳能电池板的方 位轴垂直于地平面， 另一根轴与方位轴垂直， 称为俯仰轴。 工作时太阳能电池板根据太阳的 视日运动绕方位轴转动改变方位角， 绕俯仰轴作俯仰运动改变集热器的倾斜角， 从而使太阳 能电池板始终与太阳光线垂直。 这种跟踪系统的特点是跟踪精度高， 而且太阳能电池板装置 的重量保持在垂直轴所在的平面内，支承结构的设计比较容易。 和光电跟踪相比视日运动轨迹的跟踪方法不受外界天气、 杂光的干扰， 具有较高的可靠 性。 太阳运行轨迹的算法 太阳的运行轨迹，即太阳相对地球的位置可由两种坐标系统来描述 :赤道坐标系和地平 坐标系。 赤道坐标系是人在地球以外的宇宙空间里， 看太阳相对于地球的位置， 这时太阳相对于 地球的位置是相对于赤道平面而言，用赤纬角 δ和时角 ω。