1、編輯ppt1編輯ppt2太陽光自動跟蹤儀系統設計太陽光自動跟蹤儀系統設計 姓名：XXXXX學號：XXXXX指導老師：XXXXX編輯ppt3結論結論 第第1章章 緒論太陽緒論太陽能光伏發能光伏發電概述電概述第第2章章 光伏電池光伏電池的研究和的研究和分析分析第第3章章 光伏發電系光伏發電系統中聚光器統中聚光器的研究與設的研究與設計計第第4章章 自動跟自動跟蹤系統蹤系統第第5章章 軟件流軟件流程程編輯ppt41.新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發新能源已成為全球性能源的重要組成部分，開發了利用新能源已成為世界發展的大趨勢，新能源了利用新能源已成為世界發展的大趨勢，新能源戰略也成為新不發達國

2、家占領國際市場競爭新的戰略也成為新不發達國家占領國際市場競爭新的制高點，主導全球價值鏈的新王牌。短期內盡管制高點，主導全球價值鏈的新王牌。短期內盡管新能源還無法代替傳統石化能源，但是世界范圍新能源還無法代替傳統石化能源，但是世界范圍內能源的供給緊張以及應對氣候變化為新能源發內能源的供給緊張以及應對氣候變化為新能源發展提供了廣闊的空間，新能源將會為世界環境及展提供了廣闊的空間，新能源將會為世界環境及經濟做出巨大貢獻經濟做出巨大貢獻 新能源開發的現狀和意義新能源開發的現狀和意義基本的光伏發電系統包括光伏電池板、基本的光伏發電系統包括光伏電池板、DC/DC變換裝置、儲能裝置、電能輸出變換裝置變換裝置

3、、儲能裝置、電能輸出變換裝置、控制器五大部分（如圖、控制器五大部分（如圖1-1）。為了提高光伏電池的轉換率，光伏電池板部分可以采用）。為了提高光伏電池的轉換率，光伏電池板部分可以采用聚光器，常用的聚光器有拋物槽、菲涅耳透鏡、聚光器，常用的聚光器有拋物槽、菲涅耳透鏡、CPC聚光器、熒光式聚光器、全息聚光聚光器、熒光式聚光器、全息聚光器和中心接受聚光器等，它們都可以不同程度的提高光伏電池的轉換率。光伏電池產生器和中心接受聚光器等，它們都可以不同程度的提高光伏電池的轉換率。光伏電池產生的電流通過的電流通過DC/DC變換裝置可以直接供給各種直流負載，同時為儲能裝置充電。儲能裝變換裝置可以直接供給各種直

4、流負載，同時為儲能裝置充電。儲能裝置一般采用蓄電池，尤其是鉛酸蓄電池。在聯網光伏電源系統中還要有交流聯網裝置和置一般采用蓄電池，尤其是鉛酸蓄電池。在聯網光伏電源系統中還要有交流聯網裝置和電能計量裝置。控制器為整個系統的控制核心，負責對系統各運行參數進行檢測，并根電能計量裝置。控制器為整個系統的控制核心，負責對系統各運行參數進行檢測，并根據預設和判斷做出控制指令，使系統能夠自動穩定運行，并工作于最佳狀態。如果有自據預設和判斷做出控制指令，使系統能夠自動穩定運行，并工作于最佳狀態。如果有自動跟蹤裝置，也是由同一個控制器進行集中控制，來跟蹤太陽位置的變化。動跟蹤裝置，也是由同一個控制器進行集中控制，

5、來跟蹤太陽位置的變化。獨立光伏發電的跟蹤系統主要部分如圖中獨立光伏發電的跟蹤系統主要部分如圖中A點左側所示，主要包括聚光器，對太陽的跟點左側所示，主要包括聚光器，對太陽的跟蹤，最大功率點的跟蹤，以及對蓄電池沖放電的控制。蹤，最大功率點的跟蹤，以及對蓄電池沖放電的控制。編輯ppt72.光伏電池是利用半導體材料的電子特性把陽光直接轉換成電能的一種固態器件。它的種類很多，大致可分為硅光伏電池、化合物半導體光伏電池。其中硅光伏電池包括單晶硅、多晶硅、非晶硅電池；化合物半導體光伏電池包括砷化稼光伏電池等。目前大規模使用的主要是單晶硅和多晶硅電池，因為其資源豐富、轉換效率較高（澳大利亞新南威爾士大學的格林

6、教授已將單晶硅電池的轉換效率提高到24%），所以現在開發得也最快。光伏電池的原理光伏電池的原理為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是為光伏電池的單元模型和外觀。電池單元是光電轉換的最小單元，一般不單獨作為電源光電轉換的最小單元，一般不單獨作為電源使用。將每個單元進行串、并聯并封裝后就使用。將每個單元進行串、并聯并封裝后就成為光伏電池組件，功率一般為幾瓦、幾十成為光伏電池組件，功率一般為幾瓦、幾十瓦甚至數百瓦，眾多光伏電池組件需要再進瓦甚至數百瓦，眾多光伏電池組件需要再進行串、并聯后形成光伏電池陣列，就構成了行串、并聯后形成光伏電池陣列，就構成了“太陽能發電機（太陽能發電機（Solar Gene

7、rator）”。這。這與傳統的發電方式是完全不同的：既沒有旋與傳統的發電方式是完全不同的：既沒有旋轉的轉動部分，也不排出氣體，是清潔的、轉的轉動部分，也不排出氣體，是清潔的、無噪聲的發電機。無噪聲的發電機。單個光伏電池的模型和外觀單個光伏電池的模型和外觀 光伏發電的伏安特性:在一定光照強度、特定溫度下，由電池負載外特性，來直接反映電池的輸出功率。 光伏電池的特性曲線由它的P-N結特性和電阻分散參數確定。在不同的光照強度下，光伏電池會有不同的輸出特性曲線，曲線上的工作點（曲線上的任何一點都可以是工作點）對應的橫坐標和縱坐標分別對應工作電壓、工作電流，輸出功率為工作電壓和工作電流之積：P=VI。如

8、圖所示。光伏發電的光伏發電的I-V、P-V曲線曲線光伏電池的光伏電池的I-V和和P-V特性曲線特性曲線光伏電池的主要參數光伏電池的主要參數1. 開路電壓 Voc：即在標準光照條件下，面板的正負極斷開，量取的電壓。2. 短路電流 Isc：即在標準光照條件下，面板的正負極直接相連的電流。4. 最大功率點電流 Impp：在組件最大功率點的組件輸出電流。3. 最大功率點電壓 Vmpp：在組件最大功率點的組件輸出電壓。5. 填充因子 FF； FF（Impp/Isc)*(Vmpp/Voc)。6. 組件的最大功率點功率：在標準光照條件下，組件的最大輸出功率。7. 組件的轉換效率：組件將光能（AM1.5標準太

9、陽光譜）轉換成電能的效率。8. 光伏組件的伏安特性：組件在不同光照條件或溫度條件下的，組件輸出電流和電壓的曲線。9. 光伏組件的PV特性：組件在不同光照條件或溫度條件下，組件輸出功率和輸出電壓的曲線。10. 溫度對開路電壓的影響系數：溫度對開路電壓影響的比例。11. 溫度對短路電流的影響系數：溫度對短路電流影響的比例。太陽的光照強度對光伏電池轉換效率的影響太陽的光照強度對光伏電池轉換效率的影響 圖圖2-5中的伏安特性曲線是在一定的光照強度和環境溫度下得到的，在實際運用中，中的伏安特性曲線是在一定的光照強度和環境溫度下得到的，在實際運用中，光伏電池的開路電壓和短路電流都會隨著兩者的變化而變化。光

10、伏電池的開路電壓和短路電流都會隨著兩者的變化而變化。 圖圖2-6不同日照強度下的光伏特性不同日照強度下的光伏特性（a）光伏電池的伏安曲線；（）光伏電池的伏安曲線；（b）光伏電池的功率電壓曲線）光伏電池的功率電壓曲線 從實驗中得到，電池的開路電壓近似的與光強的對數成正比。光強從實驗中得到，電池的開路電壓近似的與光強的對數成正比。光強從從200-1000W/m開路電壓變化比較平穩。在實驗中也發現，當早晨光線不強和開路電壓變化比較平穩。在實驗中也發現，當早晨光線不強和中午烈日當空時，所測量的開路電壓相差不大；而天空光線極中午烈日當空時，所測量的開路電壓相差不大；而天空光線極差時，開路電壓會直線下降，

11、幾乎為差時，開路電壓會直線下降，幾乎為0。而短路電流是隨光強的。而短路電流是隨光強的增加而成正比的增加增加而成正比的增加所以，在溫度恒定的情況下，電池的轉換效率會隨光強的增加所以，在溫度恒定的情況下，電池的轉換效率會隨光強的增加而增加。對于一個給定的功率輸出，電池的轉換效率決定了所而增加。對于一個給定的功率輸出，電池的轉換效率決定了所需的電池板的數量，所以電池達到盡可能高的轉換效率是極其需的電池板的數量，所以電池達到盡可能高的轉換效率是極其重要的。重要的。而這個結論就為提高轉換效率提供了一種途徑：可而這個結論就為提高轉換效率提供了一種途徑：可以通過加裝聚光器來加強光照強度，從而減少光伏以通過加

12、裝聚光器來加強光照強度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發電的成本。電池的使用，降低光伏發電的成本。編輯ppt143. 利用光學系統（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在較利用光學系統（反射或折射器）使較大面積的入射光聚集在較小面積上，提高單位面積上的入射光強度。對于給定的總能量，小面積上，提高單位面積上的入射光強度。對于給定的總能量，聚集在較小的面積上意味著較小的熱量損失。雖然太陽光經過會聚集在較小的面積上意味著較小的熱量損失。雖然太陽光經過會聚之后會造成一定的光學損失，流失一部分能量（相對較少），聚之后會造成一定的光學損失，流失一部分能量（相對較少），但實驗表明在一定程度的光線會聚之后，

13、工作溫度有一定程度的但實驗表明在一定程度的光線會聚之后，工作溫度有一定程度的提高。具體的聚光器工作原理和性能特點在下文中將予以詳細的提高。具體的聚光器工作原理和性能特點在下文中將予以詳細的分析。分析。太陽能聚光器的工作原理太陽能聚光器的工作原理菲涅爾聚光器是一種使透射的入射光折射聚焦的聚光器，聚光器一面為平面，另一面為按照一定寬度和角度設計的鋸齒棱角，如圖3-5所示，它可以設計成點聚焦式（圓盤鏡），也可以設計成線聚焦式（長條鏡）。菲涅爾透鏡聚光方式折折射射式式菲菲涅涅爾爾聚聚光光器器通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能通過對以上三種典型的聚光器的分析對比可知，對于太陽能中溫工業

14、所需要的基本工作溫度來說，三種聚光器的性能相中溫工業所需要的基本工作溫度來說，三種聚光器的性能相差不多，選擇的關鍵就是成本問題。拋物面反射鏡的制造成差不多，選擇的關鍵就是成本問題。拋物面反射鏡的制造成本高，同時需要跟蹤裝置，成本相對最高；復合拋物面鏡的本高，同時需要跟蹤裝置，成本相對最高；復合拋物面鏡的制造成本也很高，雖不需跟蹤裝置，但是使用的方便性有所制造成本也很高，雖不需跟蹤裝置，但是使用的方便性有所降低；菲涅爾聚光器的成本非常低廉，制造工藝也非常簡單降低；菲涅爾聚光器的成本非常低廉，制造工藝也非常簡單，適合大規模開發應用。如果有了高精低廉的跟蹤裝置相配，適合大規模開發應用。如果有了高精低

15、廉的跟蹤裝置相配合，同時對目前存在的一些問題進行研究解決，其發展前景合，同時對目前存在的一些問題進行研究解決，其發展前景非常廣闊。非常廣闊。編輯ppt184.自動跟蹤系統結構通過單片機控制步進電機的太陽跟蹤平臺通過單片機控制步進電機的太陽跟蹤平臺自動跟蹤系統的工作原理 自動跟蹤系統基本結構如圖所示，主要由單片機、傳感器、步進電機等組成。它的基本原理是：當太陽光照射到傳感器上時，把電池列陣和太陽位置偏差（即列陣平面與陽光不垂直時）給出的傳感信號，經過前置放大器放大、電壓跟隨器后保存到單片機中，由單片機進行一定的處理后控制步進電機轉動，使聚光器隨著太陽移動而移動，從而達到跟蹤的目的。 自動跟蹤系統

16、要實現的工作過程是：從早上時開始跟蹤太陽位置的變化，使聚光器始終接收到最強的太陽輻射，當太陽落下或者天空光線極差時，聚光器自動回復到朝向東方的初始位置，再檢測到太陽升起或天空光線變強時，繼續跟蹤最強的光照編輯ppt20圖5-11照度電阻特性 光敏電阻分別與滑動變阻器、和兩個光敏電阻分別與滑動變阻器、和兩個5K的電阻共同構成惠斯電橋。如圖所示。該型號的的電阻共同構成惠斯電橋。如圖所示。該型號的電阻值較小，所以滑動變阻器比較難容易得到，電橋比較容易組建。電壓前置放大器為差動電阻值較小，所以滑動變阻器比較難容易得到，電橋比較容易組建。電壓前置放大器為差動放大器，它將橋臂的輸出信號放大，再經電壓跟隨器

17、放大器，它將橋臂的輸出信號放大，再經電壓跟隨器741，由單片機，由單片機ADC812內置內置12位高精位高精度的自校準模數轉換器進行度的自校準模數轉換器進行A/D轉換，然后進行數據處理。電壓跟隨器作用是提高電壓信號轉換，然后進行數據處理。電壓跟隨器作用是提高電壓信號的負載能力，防止信號受的負載能力，防止信號受A/D負載的影響。有負載的影響。有3路這樣的電橋同時采集信號到單片機中。路這樣的電橋同時采集信號到單片機中。傳感器光敏二極管的工作過程傳感器光敏二極管的工作過程光敏二極管光敏二極管CDS是一種電阻值隨光照強度變化而變化的感光是一種電阻值隨光照強度變化而變化的感光電阻，本系統采用電阻，本系統

18、采用3個光敏電阻作為傳感器來檢測天空光線個光敏電阻作為傳感器來檢測天空光線的變化，跟蹤太陽的位置。的變化，跟蹤太陽的位置。光敏電阻的特性與人眼最為接近，所以適合可見光的測量光敏電阻的特性與人眼最為接近，所以適合可見光的測量。選用的型號是。選用的型號是GL5516，它的暗電阻為，它的暗電阻為100K歐，亮電阻為歐，亮電阻為5l0K歐。歐。CDS的阻值變化與光照的變化之間的關系是線性的阻值變化與光照的變化之間的關系是線性的，它的阻值的變化是在一個范圍內沿著一條直線上升或的，它的阻值的變化是在一個范圍內沿著一條直線上升或下降，如圖所示。下降，如圖所示。3個光敏電阻中，個光敏電阻中，CDS1用于判斷是

19、白天還用于判斷是白天還是黑夜，另外兩個光敏電阻是黑夜，另外兩個光敏電阻CDS2和和CDS3用于測量聚光器與用于測量聚光器與太陽位置的偏差，太陽位置的偏差，CDS1的優先級高于的優先級高于CDS2和和CDS3。步進電機及其特性步進電機及其特性步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步進角）。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量即步進角）。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。的目的。 步進電機是感應電機的一鐘，其工作原理是利用步進電機是感應電機的一鐘，其工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的、多相時序控制電子電路，將直流電變成分時供電的、多相時序控制電流，