雙模式太陽能自動跟蹤系統的研究

韓 玥,白 迪,劉 磊

（1.沈陽工程學院電力學院，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的研究

韓 玥1,白 迪1,劉 磊2

（1.沈陽工程學院電力學院，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換率，該課題構建了一套以單片機為核心控制器的太陽能自動跟蹤系統。該系統根據天氣條件，相應的選擇光電跟蹤或太陽運動軌跡跟蹤方式對太陽實現跟蹤。系統的設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。該課題改變常規太陽能電池板固定的模式，使其跟隨太陽的軌跡而轉動，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　系統總體設計方案

當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，這兩種模式各有優缺點。

本系統充分利用兩種方式的優點，通過對天氣條件的預先判斷，合理的選擇相應的方式控制電池板的轉動。系統啟動后，首先測試光照強度，若無光照，系統停止工作；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軸上的點，產生信號輸送給系統的控制器，計算出與前一時刻光線角度的偏差，得到電池板應轉動的角度。

1.2太陽運動軌跡追蹤方式模型

圖1　硬件系統框圖

若是陰天，系統相應的轉入第二種跟蹤方式，控制器調用系統內部實時時間和經緯度等數據，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，控制電機根據計算的結果控制電池板的偏轉。

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。利用文學公式計算：

2系統硬件設計

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

硬件設計方案如圖1所示。

3　結束語

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

參考文獻

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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