太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制

1、太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制.txt19“明”可理解成兩個月亮坐在天空，相互關懷，相互照亮，缺一不可，那源源不斷的光芒是連接彼此的紐帶和橋梁！人間的長旅充滿了多少凄冷 孤苦，沒有朋友的人是生活的黑暗中的人，沒有朋友的人是真正的孤兒。 本文由俸天承運貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 電子工程師 計 算 機 應 用 V ol. 27 N o. 122001 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 D evelopm en t of the Automa tic Track ing System for Solar Cell 北方工業(yè)大學工學院 ( 北

2、京 100041 張常年趙紅怡呂原 【摘要】 本系統(tǒng)以單片機技術為核心, 通過模數(shù)轉換芯片對電池板發(fā)電電壓進行采 樣, 由軟件對采樣信號進行分析, 給出指令, 驅動直流電機轉動電池板, 實現(xiàn)追蹤太陽的效果, 達到提高發(fā)電效率的目的。 關鍵詞: 光伏, 單片機, 模數(shù)轉換 【Abstract】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa ls of sillion by the COM S ch ip of m odu lu s. T he softw a re is u sed

3、 to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to con t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa rd revo lve, so tha t the sy stem can t rack the sun and i p rove the pow er efficiency. m Keywords: photo volta ic, ch ip m icrocom puter, A D conversion 1引言 隨著社會經濟的發(fā)展, 能源和資源的消耗速度

4、 越來越快。 節(jié)約能源, 保護環(huán)境已經成為人類可持續(xù) 發(fā)展的必要條件, 人們的注意力正轉向再生能源的 利用和開發(fā), 太陽能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快 的技術。 國內外目前已有了很多光伏電站, 這些光伏 電站的太陽能電池板陣列基本上都是固定的, 沒有 充分利用太陽能資源, 發(fā)電效率低下, 制約了大規(guī)模 電站的發(fā)展。 太陽能發(fā)電在我國多采用彈簧儲能跟 蹤式、 傳感器跟蹤式的系統(tǒng), 發(fā)電成本還很高, 不利 于跟蹤系統(tǒng)的推廣與發(fā)展。 提高發(fā)電效率是降低成 本的捷徑, 我們開發(fā)的太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng), 使 太陽能電池板始終對著太陽, 保持最大的發(fā)電效率, 具有成本低、 免維護等優(yōu)點, 有較好的推廣應用

5、價 值。 時作出調整, 以保證系統(tǒng)的正常運行; ( 3 協(xié)調太陽能電池板、 蓄電池、 逆變器等設備, 取代計算機控制系統(tǒng)的工作, 構成光伏系統(tǒng)的核心。 太陽能電池自動追蹤系統(tǒng)主要分為機械部分和 控制部分。 機械部分主要由電池板支架, 底座和直流 電機構成, 機械裝置由電機驅動, 可以使電池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85° 之間自由 旋轉; 控制部分主要由單片機系統(tǒng)構成, 單片機系統(tǒng) 具有成本低, 智能化程度高, 擴展性強等優(yōu)點, 由 8051 和 0809 構成的單片機系統(tǒng)配合內部的邏輯芯 片和外圍的電路元件, 實現(xiàn)對太陽能電池板的控制。 系統(tǒng)工作原

6、理如圖 2 所示。 2系統(tǒng)的構成與工作原理 光伏系統(tǒng)的本質就是太陽能發(fā)電系統(tǒng), 主要由 太陽能電池板陣列、 計算機控制系統(tǒng)、 全自動跟蹤控 制器、 蓄電池組、 逆變器、 配電柜等組成。 其核心是計 算機控制系統(tǒng)和全自動跟蹤控制器。 普通固定式光伏電站的發(fā)電效率過于低下, 跟 蹤式光伏系統(tǒng)可以提高發(fā)電效率 50% 以上, 圖 1 是 跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比。 全自動跟蹤控制器主要有以下幾個功能: ( 1 實時控制太陽能電池板的方向與仰角, 實現(xiàn) 對太陽能的跟蹤; ( 2 根據(jù)外界的信息, 對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控, 適 收稿日期: 20011008 北京市教育委員會科技發(fā)展計劃資助項目 圖

7、 1跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比 系統(tǒng)進入工作狀態(tài)后, 控制水平方向的電機將 處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0809 采樣進來的電壓信 號進行判斷。 電池板可能朝向太陽旋轉, 也可能背向 太陽旋轉, 所以電壓也有增大和減小兩種可能。 26? 張常年, 等: 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 判斷, 自動開啟或關閉跟蹤模式, 這樣可以防止夜間 無意義的跟蹤, 減少電池的消耗。 單片機系統(tǒng)的功耗 在一瓦左右, 夜間單片機系統(tǒng)可繼續(xù)開啟, 不會浪費 電池太多的電力, 天亮后陽光增強時, 系統(tǒng)將自行啟 動, 完全不需要人為干預, 當然也可以手動關閉單片 機系統(tǒng), 節(jié)省電力。 蓄電池可隨時提供照明或

8、工農業(yè)用電, 當蓄電 池電壓低于一定值時, 系統(tǒng)將發(fā)出警報, 并自動切斷 供電電路, 以滿足自身需要。 單片機系統(tǒng)由電機電源 統(tǒng)一供電。 電池參數(shù)由電壓傳感器采集。 還可以根 據(jù)需要, 增加溫度傳感器、 光強傳感器、 風力傳感器 等多種傳感裝置。 太陽能電池板有兩個自由度, 控制機構將分別 對 X、 兩方向進行調整。 單片機加電復位后, X 方 Y 向將處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0809 采樣進來的電 壓信號進行判斷, 電壓有增大和減小兩種可能, 如電 壓增大, 則讓電池板繼續(xù)轉動, 一旦電壓減小, 8051 將立即發(fā)出信號, 讓電機反轉, 實現(xiàn)電池板對太陽的 跟蹤。 為了防止機械抖動,

9、 當 8051 判斷出電壓第二 次減小時, 電機停止轉動。 同理進行 Y 方向的判斷 與調整, 兩個方向的調整結束后, 太陽能電池板將停 止運動, 單片機經過延時后, 進入下一個采樣周期。 當電池板轉到盡頭時, 采樣電壓不再變化, 據(jù)此, 程 序將自動反轉電池板, 以保護電機不受損害。 圖 2系統(tǒng)工作原理圖 如果電池板朝向太陽旋轉, 采樣電壓必然增大 , 程序將給出繼續(xù)轉動的指令, 轉動過程中, 8051 一 旦發(fā)現(xiàn)電壓減小, 將立即發(fā)出指令, 讓電池板反轉。 為防止機械抖動, 當電池板電壓再次減小時, 電機停 止轉動, 此時電池板正對著太陽。 如果電池板一開始就背向太陽旋轉, 采樣電壓 必然

10、會減小, 電池板自然會反轉, 這時就朝向太陽方 向旋轉了, 當電壓第二次減小時, 也就說明此時電池 板正對著太陽了, 電池板停止, 水平方向的追蹤完 成。 在垂直方向上的跟蹤原理和步驟與水平方向的 完全一致, 只是電池板可能轉到盡頭而鎖死, 此時采 樣電壓保持不變, 只要在程序中加入當采樣電壓不 變時, 電池板反轉的指令即可。 采樣后要有一延時, 延時在 0. 5 秒左右比較合適, 太大會影響精度, 太小 則會造成采樣電壓不變, 程序誤以為電池板鎖死, 不 再跟蹤太陽。 兩個方向的追蹤都完成后, 電池板將停 止運動, 這個停止時間可以在程序中自由設定, 實際 系統(tǒng)設定在 30 分鐘左右比較合適

11、, 這樣既可以保持 較高的發(fā)電效率又可以防止過多的電能消耗在電機 上。 電機的旋轉由繼電器控制, 繼電器的吸合靠 8051 的 P 1 口給出指令, 因為單片機的電流遠遠不 夠驅動繼電器, 所以中間要加入放大電路, 還要有電 源電路等外圍設備。 8051 系統(tǒng)結構簡單, 性能穩(wěn)定, 價格低廉, 在大 型 電 站 中, 單 片 機 的 成 本 幾 乎 可 以 不 計 算 在 內。 ADC0809 為一 8 路輸入的 8 位 AD 轉換裝置。在試 驗過程中, 經檢測, 太陽能電池板的最高輸出電壓為 24V 左右, 轉動太陽能板時, 每 1. 5 度電壓變化約 0. 1V , 8 位 AD 共有 2

12、E8= 256 個數(shù)值, 也就是說, 基本上能保持太陽能電池板的垂線與太陽光線夾角 在 1. 5 度以內, 完全可以滿足精度的需要。 0809 的 輸入只用了一路, 在其擴展系統(tǒng)中, 還可以進行其他 方面的控制與測量, 如風力、 溫度、 電池狀況、 負載變 化等, 因此, 本系統(tǒng)還擁有一定的擴展性。 當然, 也可 以用更經濟的一路輸入的 AD 芯片, 進一步降低成 本。 4結束語 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)與研究, 提高 了太陽能電池板的發(fā)電效率, 達到了低成本、 高精 度、 使用靈活的要求, 為大規(guī)模使用太陽能發(fā)電, 合 理利用能源進行了有益的探索。 參考文獻 1 蔡美琴等 M CS251

13、 系列單片機系統(tǒng)及其應用 北京: 高 . . 等教育出版社, 1999 2 北京半導體器件二廠翻譯組 T TL 集成電路設計和應用 . 手冊. 1982 3 沈德金 單片機接口技術實驗指導. 北京: 北京航空航天 . 大學出版社, 1993 4 吳秀清等 微型計算機原理與接口技術. 合肥: 中國科學 . 技術大學出版社, 1996 5曹仁賢 光伏系統(tǒng)的可靠性分析. 太陽能, 2001 ( 1 : 54 . 6閻石 數(shù) 字電子技術基礎 北京: 高等教育出版社, 1997 . . 3軟件設計 跟蹤模式的判斷過程完全由軟件實現(xiàn), 靈活度 很高, 可以針對不同的地區(qū)和不同的氣候進行調整, 盡量提高光伏

14、電站的發(fā)電效率。 本系統(tǒng)為了滿足全 自動的需要, 還可以根據(jù)太陽光線強弱的變化進行 歡迎刊 登 廣 告 27? 1本文由俸天承運貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 電子工程師 計 算 機 應 用 V ol. 27 N o. 122001 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 D evelopm en t of the Automa tic Track ing System for Solar Cell 北方工業(yè)大學工學院 ( 北京 100041 張常年趙紅怡呂原 【摘要】 本系統(tǒng)以單片機技術為核心, 通過模數(shù)轉換芯片對電池板發(fā)電電壓進行采 樣,

15、由軟件對采樣信號進行分析, 給出指令, 驅動直流電機轉動電池板, 實現(xiàn)追蹤太陽的效果, 達到提高發(fā)電效率的目的。 關鍵詞: 光伏, 單片機, 模數(shù)轉換 【Abstract】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa ls of sillion by the COM S ch ip of m odu lu s. T he softw a re is u sed to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to c

16、on t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa rd revo lve, so tha t the sy stem can t rack the sun and i p rove the pow er efficiency. m Keywords: photo volta ic, ch ip m icrocom puter, A D conversion 1引言 隨著社會經濟的發(fā)展, 能源和資源的消耗速度 越來越快。 節(jié)約能源, 保護環(huán)境已經成為人類可持續(xù) 發(fā)展的必要條件, 人們的注意力正轉向再生能源的 利用和開發(fā), 太陽

17、能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快 的技術。 國內外目前已有了很多光伏電站, 這些光伏 電站的太陽能電池板陣列基本上都是固定的, 沒有 充分利用太陽能資源, 發(fā)電效率低下, 制約了大規(guī)模 電站的發(fā)展。 太陽能發(fā)電在我國多采用彈簧儲能跟 蹤式、 傳感器跟蹤式的系統(tǒng), 發(fā)電成本還很高, 不利 于跟蹤系統(tǒng)的推廣與發(fā)展。 提高發(fā)電效率是降低成 本的捷徑, 我們開發(fā)的太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng), 使 太陽能電池板始終對著太陽, 保持最大的發(fā)電效率, 具有成本低、 免維護等優(yōu)點, 有較好的推廣應用價 值。 時作出調整, 以保證系統(tǒng)的正常運行; ( 3 協(xié)調太陽能電池板、 蓄電池、 逆變器等設備, 取代計算機控制系統(tǒng)

18、的工作, 構成光伏系統(tǒng)的核心。 太陽能電池自動追蹤系統(tǒng)主要分為機械部分和 控制部分。 機械部分主要由電池板支架, 底座和直流 電機構成, 機械裝置由電機驅動, 可以使電池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85° 之間自由 旋轉; 控制部分主要由單 片機系統(tǒng)構成, 單片機系統(tǒng) 具有成本低, 智能化程度高, 擴展性強等優(yōu)點, 由 8051 和 0809 構成的單片機系統(tǒng)配合內部的邏輯芯 片和外圍的電路元件, 實現(xiàn)對太陽能電池板的控制。 系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示。 2系統(tǒng)的構成與工作原理 光伏系統(tǒng)的本質就是太陽能發(fā)電系統(tǒng), 主要由 太陽能電池板陣列、 計算機控制

19、系統(tǒng)、 全自動跟蹤控 制器、 蓄電池組、 逆變器、 配電柜等組成。 其核心是計 算機控制系統(tǒng)和全自動跟蹤控制器。 普通固定式光伏電站的發(fā)電效率過于低下, 跟 蹤式光伏系統(tǒng)可以提高發(fā)電效率 50% 以上, 圖 1 是 跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比。 全自動跟蹤控制器主要有以下幾個功能: ( 1 實時控制太陽能電池板的方向與仰角, 實現(xiàn) 對太陽能的跟蹤; ( 2 根據(jù)外界的信息, 對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控, 適 收稿日期: 20011008 北京市教育委員會科技發(fā)展計劃資助項目 圖 1跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比 系統(tǒng)進入工作狀態(tài)后, 控制水平方向的電機將 處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0

20、809 采樣進來的電壓信 號進行判斷。 電池板可能朝向太陽旋轉, 也可能背向 太陽旋轉, 所以電壓也有增大和減小兩種可能。 26? 張常年, 等: 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 判斷, 自動開啟或關閉跟蹤模式, 這樣可以防止夜間 無意義的跟蹤, 減少電池的消耗。 單片機系統(tǒng)的功耗 在一瓦左右, 夜間單片機系統(tǒng)可繼續(xù)開啟, 不會浪費 電池太多的電力, 天亮后陽光增強時, 系統(tǒng)將自行啟 動, 完全不需要人為干預, 當然也可以手動關閉單片 機系統(tǒng), 節(jié)省電力。 蓄電池可隨時提供照明或工農業(yè)用電, 當蓄電 池電壓低于一定值時, 系統(tǒng)將發(fā)出警報, 并自動切斷 供電電路, 以滿足自身需要。 單片機系統(tǒng)由電

21、機電源 統(tǒng)一供電。 電池參數(shù)由電壓傳感器采集。 還可以根 據(jù)需要, 增加溫度傳感器、 光強傳感器、 風力傳感器 等多種傳感裝置。 太陽能電池板有兩個自由度, 控制機構將分別 對 X、 兩方向進行調整。 單片機加電復位后, X 方 Y 向將處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0809 采樣進來的電 壓信號進行判斷, 電壓有增大和減小兩種可能, 如電 壓增大, 則讓電池板繼續(xù)轉動, 一旦電壓減小, 8051 將立即發(fā)出信號, 讓電機反轉, 實現(xiàn)電池板對太陽的 跟蹤。 為了防止機械抖動, 當 8051 判斷出電壓第二 次減小時, 電機停止轉動。 同理進行 Y 方向的判斷 與調整, 兩個方向的調整結束后,

22、 太陽能電池板將停 止運動, 單片機經過延時后, 進入下一個采樣周期。 當電池板轉到盡頭時, 采樣電壓不再變化, 據(jù)此, 程 序將自動反轉電池板, 以保護電機不受損害。 圖 2系統(tǒng)工作原理圖 如果 電池板朝向太陽旋轉, 采樣電壓必然增大, 程序將給出繼續(xù)轉動的指令, 轉動過程中, 8051 一 旦發(fā)現(xiàn)電壓減小, 將立即發(fā)出指令, 讓電池板反轉。 為防止機械抖動, 當電池板電壓再次減小時, 電機停 止轉動, 此時電池板正對著太陽。 如果電池板一開始就背向太陽旋轉, 采樣電壓 必然會減小, 電池板自然會反轉, 這時就朝向太陽方 向旋轉了, 當電壓第二次減小時, 也就說明此時電池 板正對著太陽了,

23、電池板停止, 水平方向的追蹤完 成。 在垂直方向上的跟蹤原理和步驟與水平方向的 完全一致, 只是電池板可能轉到盡頭而鎖死, 此時采 樣電壓保持不變, 只要在程序中加入當采樣電壓不 變時, 電池板反轉的指令即可。 采樣后要有一延時, 延時在 0. 5 秒左右比較合適, 太大會影響精度, 太小 則會造成采樣電壓不變, 程序誤以為電池板鎖死, 不 再跟蹤太陽。 兩個方向的追蹤都完成后, 電池板將停 止運動, 這個停止時間可以在程序中自由設定, 實際 系統(tǒng)設定在 30 分鐘左右比較合適, 這樣既可以保持 較高的發(fā)電效率又可以防止過多的電能消耗在電機 上。 電機的旋轉由繼電器控制, 繼電器的吸合靠 80

24、51 的 P 1 口給出指令, 因為單片機的電流遠遠不 夠驅動繼電器, 所以中間要加入放大電路, 還要有電 源電路等外圍設備。 8051 系統(tǒng)結構簡單, 性能穩(wěn)定, 價格低廉, 在大 型 電 站 中, 單 片 機 的 成 本 幾 乎 可 以 不 計 算 在 內。 ADC0809 為一 8 路輸入的 8 位 AD 轉換裝置。在試 驗過程中, 經檢測, 太陽能電池板的最高輸出電壓為 24V 左右, 轉動太陽能板時, 每 1. 5 度電壓變化約 0. 1V , 8 位 AD 共有 2E8= 256 個數(shù)值, 也就是說, 基本上能保持太陽能電池板的垂線與太陽光線夾角 在 1. 5 度以內, 完全可以滿

25、足精度的需要。 0809 的 輸入只用了一路, 在其擴展系統(tǒng)中, 還可以進行其他 方面的控制與測量, 如風力、 溫度、 電池狀況、 負載變 化等, 因此, 本系統(tǒng)還擁有一定的擴展性。 當然, 也可 以用更經濟的一路輸入的 AD 芯片, 進一步降低成 本。 4結束語 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)與研究, 提高 了太陽能電池板的發(fā)電效率, 達到了低成本、 高精 度、 使用靈活的要求, 為大規(guī)模使用太陽能發(fā)電, 合 理利用能源進行了有益的探索。 參考文獻 1 蔡美琴等 M CS251 系列單片機系統(tǒng)及其應用 北京: 高 . . 等教育出版社, 1999 2 北京半導體器件二廠翻譯組 T TL 集成電

26、路設計和應用 . 手冊. 1982 3 沈德金 單片機接口技術實驗指導. 北京: 北京航空航天 . 大學出版社, 1993 4 吳秀清等 微型計算機原理與接口技術. 合肥: 中國科學 . 技術大學出版社, 1996 5曹仁賢 光伏系統(tǒng)的可靠 性分析. 太陽能, 2001 ( 1 : 54 . 6閻石 數(shù)字電子技術基礎 北京: 高等教育出版社, 1997 . . 3軟件設計 跟蹤模式的判斷過程完全由軟件實現(xiàn), 靈活度 很高, 可以針對不同的地區(qū)和不同的氣候進行調整, 盡量提高光伏電站的發(fā)電效率。 本系統(tǒng)為了滿足全 自動的需要, 還可以根據(jù)太陽光線強弱的變化進行 歡迎刊 登 廣 告 27? 1本文

27、由俸天承運貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 電子工程師 計 算 機 應 用 V ol. 27 N o. 122001 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 D evelopm en t of the Automa tic Track ing System for Solar Cell 北方工業(yè)大學工學院 ( 北京 100041 張常年趙紅怡呂原 【摘要】 本系統(tǒng)以單片機技術為核心, 通過模數(shù)轉換芯片對電池板發(fā)電電壓進行采 樣, 由軟件對采樣信號進行分析, 給出指令, 驅動直流電機轉動電池板, 實現(xiàn)追蹤太陽的效果, 達到提高發(fā)電效率的目的。 關鍵

28、詞: 光伏, 單片機, 模數(shù)轉換 【Abstract】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa ls of sillion by the COM S ch ip of m odu lu s. T he softw a re is u sed to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to con t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa

29、 rd revo lve, so tha t the sy stem can t rack the sun and i p rove the pow er efficiency. m Keywords: photo volta ic, ch ip m icrocom puter, A D conversion 1引言 隨著社會經濟的發(fā)展, 能源和資源的消耗速度 越來越快。 節(jié)約能源, 保護環(huán)境已經成為人類可持續(xù) 發(fā)展的必要條件, 人們的注意力正轉向再生能源的 利用和開發(fā), 太陽能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快 的技術。 國內外目前已有了很多光伏電站, 這些光伏 電站的太陽能電池板陣列基本上都是固定

30、的, 沒有 充分利用太陽能資源, 發(fā)電效率低下, 制約了大規(guī)模 電站的發(fā)展。 太陽能發(fā)電在我國多采用彈簧儲能跟 蹤式、 傳感器跟蹤式的系統(tǒng), 發(fā)電成本還很高, 不利 于跟蹤系統(tǒng)的推廣與發(fā)展。 提高發(fā)電效率是降低成 本的捷徑, 我們開發(fā)的太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng), 使 太陽能電池板始終對著太陽, 保持最大的發(fā)電效率, 具有成本低、 免維護等優(yōu)點, 有較好的推廣應用價 值。 時作出調整, 以保證系統(tǒng)的正常運行; ( 3 協(xié)調太陽能電池板、 蓄電池、 逆變器等設備, 取代計算機控制系統(tǒng)的工作, 構成光伏系統(tǒng)的核心。 太陽能電池自動追蹤系統(tǒng)主要分為機械部分和 控制部分。 機械部分主要由電池板支架, 底座

31、和直流 電機構成, 機械裝置由電機驅動, 可以使電池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85° 之間自由 旋轉; 控制部分主要由單片機系統(tǒng)構成, 單片機系統(tǒng) 具有成本低, 智能化程度高, 擴展性強等優(yōu)點, 由 8051 和 0809 構成的單片機系統(tǒng)配合內部的邏輯芯 片和外圍的電路元件, 實現(xiàn)對太陽能電池板的控制。 系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示。 2系統(tǒng)的構成與工作原理 光伏系統(tǒng)的本質就是太陽能發(fā)電系統(tǒng), 主要由 太陽能電池板陣列、 計算機控制系統(tǒng)、 全自動跟蹤控 制器、 蓄電池組、 逆變器、 配電柜等組成。 其核心是計 算機控制系統(tǒng)和全自動跟蹤控制器。 普通固

32、定式光伏電站的發(fā)電效率過于低下, 跟 蹤式光伏系統(tǒng)可以提高發(fā)電效率 50% 以上, 圖 1 是 跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比。 全自動跟蹤控制器主要有以下幾個功能: ( 1 實時控制太陽能電池板的方向與仰角, 實現(xiàn) 對太陽能的跟蹤; ( 2 根據(jù)外界的信息, 對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控, 適 收稿日期: 20011008 北京市教育委員會科技發(fā)展計劃資助項目 圖 1跟蹤模式與非跟蹤模式采樣光強的對比 系統(tǒng)進入工作狀態(tài)后, 控制水平方向的電機將 處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0809 采樣進來的電壓信 號進行判斷。 電池板可能朝向太陽旋轉, 也可能背向 太陽旋轉, 所以電壓也有增大和減小兩種可能

33、。 26? 張常年, 等: 太陽能電池自動跟蹤系統(tǒng)的研制 判斷, 自動開啟或關閉跟蹤模式, 這樣可以防止夜間 無意義的跟蹤, 減少電池的消耗。 單片機系統(tǒng)的功耗 在一瓦左右, 夜間單片機系統(tǒng)可繼續(xù)開啟, 不會浪費 電池太多的電力, 天亮后陽光增強時, 系統(tǒng)將自行啟 動, 完全不需要人為干預, 當然也可以手動關閉單片 機系統(tǒng), 節(jié)省電力。 蓄電池可隨時提供照明或工農業(yè)用電, 當蓄電 池電壓低于一定值時, 系統(tǒng)將發(fā)出警報, 并自動切斷 供電電路, 以滿足自身需要。 單片機系統(tǒng)由電機電源 統(tǒng)一供電。 電池參數(shù)由電壓傳感器采集。 還可以根 據(jù)需要, 增加溫度傳感器、 光強傳感器、 風力傳感器 等多種傳

34、感裝置。 太陽能電池板有兩個自由度, 控制機構將分別 對 X、 兩方向進行調整。 單片機加電復位后, X 方 Y 向將處于旋轉狀態(tài), 8051 將對 0809 采樣進來的電 壓信號進行判斷, 電壓有增大和減小兩種可能, 如電 壓增大, 則讓電池板繼續(xù)轉動, 一旦電壓減小, 8051 將立即發(fā)出信號, 讓電機反轉, 實現(xiàn)電池板對太陽的 跟蹤。 為了防止機械抖動, 當 8051 判斷出電壓第二 次減小時, 電機停止轉動。 同理進行 Y 方向的判斷 與調整, 兩個方向的調整結束后, 太陽能電池板將停 止運動, 單片機經過延時后, 進入下一個采樣周期。 當電池板轉到盡頭時, 采樣電壓不再變化, 據(jù)此, 程 序將自動反轉電池板, 以保護電機不 受損害。 圖 2系統(tǒng)工作原理圖 如果電池板朝向太陽旋轉, 采樣電壓必然增大, 程序將給出繼續(xù)轉動的指令, 轉動過程中, 8051 一 旦發(fā)現(xiàn)電壓減小, 將立即發(fā)出指令, 讓電池板反轉。 為防止機械抖動, 當電池板電壓再次減小時, 電機停 止轉動, 此時電池板正對著太陽。 如果電池板一開始就背向太陽旋轉, 采樣電壓 必然會減小, 電池板自然會反轉, 這時就朝向太陽方 向旋轉了, 當電壓第二次減小時, 也就說明此時電池 板正對著太陽了, 電池板停止, 水平方向的追蹤完 成。 在垂直方向上的跟蹤原理和步驟與水平