高精度雙軸太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張雙華 ，文小玲*，2，邵鵬程 ，陳立明

1.武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北 武漢 430205

2.湖北省視頻圖像與高清投影工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430205

隨著化石能源的逐漸枯竭，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，很多國家都致力于新能源的開發(fā)，而太陽能以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)有的新型替代能源［1-3］。光伏發(fā)電是目前利用太陽能較為廣泛的技術(shù)手段，但易受自然環(huán)境的影響，穩(wěn)定性相對(duì)較差，且能量密度低。因此在大力發(fā)展光伏發(fā)電的過程中，對(duì)光電轉(zhuǎn)換的效率就有了更高的要求，而光伏跟蹤技術(shù)就是解決這一問題的有效途徑［4］。固定式光伏發(fā)電是目前大型光伏電站的主要發(fā)電方式，單軸和雙軸跟蹤的技術(shù)雖有少量應(yīng)用但未形成規(guī)模，其主要原因是其跟蹤精度不足，設(shè)備成本和系統(tǒng)能耗相對(duì)較高［5-8］。本文在已有的理論基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)控制的太陽能雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，主要進(jìn)行了光伏發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤控制策略優(yōu)化設(shè)計(jì)和太陽光跟蹤光電傳感器的研究。系統(tǒng)采用間歇性跟蹤的控制算法，每30 min校正一次太陽能電池板的方位。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)及組成原理

系統(tǒng)采用雙軸跟蹤和時(shí)控+光控模式，同時(shí)從方位角和高度角對(duì)太陽光線入射角進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)跟蹤，使太陽能電池板始終與太陽光線保持垂直。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1（a）所示，主要由傳感器模塊、主控板、跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)、太陽能電池板四個(gè)部分組成。傳感器部分包括光源檢測(cè)傳感器，六軸陀螺儀，光照強(qiáng)度傳感器，風(fēng)速風(fēng)向傳感器，限位開關(guān)。……