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基于单片机的双轴光伏寻日系统设计

2013-9-22 14:04| 发布者: echo| 查看: 2582| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 能源是促进经济发展和社会进步的原动力,从工业革命以来,人类所使用的主要能源为石化能源,然而其蕴藏量有限,大量的使用会造成全球环境生态和气候产生很大的变化,而太阳能是一种取之不尽、用之不竭并且无污染的清 ...
       能源是促进经济发展和社会进步的原动力,从工业革命以来,人类所使用的主要能源为石化能源,然而其蕴藏量有限,大量的使用会造成全球环境生态和气候产生很大的变化,而太阳能是一种取之不尽、用之不竭并且无污染的清洁能源,随着人类对能源的使用从常规能源向可再生能源转移,太阳能则成为人类理想的替代能源。而目前的太阳能发电效率普遍都不高,所以如何增加太阳能发电系统的发电效率是值得研究的。
       使用太阳跟踪技术,使光伏电池板始终面向光强最强的方向,可以很好的提高光伏发电系统的发电效率,据研究表明,具有双轴式光伏寻日跟踪系统的光伏发电系统,其发电效率比固定无跟踪发电系统的效率提高40%左右,文中研究的是基于AT89S52单片机的光伏双轴跟踪系统设计。

       1 系统总体设计
       寻日系统光伏板跟踪方式有光控和时控两种,光控方式是使用光强传感器,根据光线的强弱判断太阳的位置,然后驱动电机转动支架进行跟踪;时控方式是根据经纬坐标,利用计算公式计算太阳的位置并进行跟踪。本系统采用时控与光控互补结合控制的方式,光线较强时采用双轴跟踪传感器进行跟踪控制,光线较弱时采用时控方式根据经纬度与时间进行跟踪控制。系统总体结构图如图1所示。 

       本系统包括双轴跟踪传感器、风速传感器、水平电机、俯仰电机、LCD显示、按键手动输入调节、时钟芯片、AT89S52单片机以及相应的外围电路等。光伏装置有两个自由度。控制机构通过水平电机和俯仰电机对水平方向与垂直方向进行调整,控制装置的位置将由双轴跟踪传感器对其位置进行反馈。由控制系统对调整是否到位进行判断。时钟芯片的初始时间由按键输入,以便采用时控方式。
       2 系统硬件电路设计
       从寻日系统的功能、成本、接口电路等方面综合考虑,本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机为控制核心,该单片机具有8 kB的nash ROM和256 kB的RAM,支持ISP下载功能,支持空闲、掉电两种可选节电模式。在系统结构上,由传感器模块、显示模块、输出模块和电机驱动模块4部分构成。
       2.1 传感器模块及接口设计
       1)双轴跟踪传感器
       双轴跟踪传感器是由上遮光板、侧遮光板、光敏传感器、底座组成,外观与结构图见图2所示。传感器安装在光伏板上,传感器中4个光敏电阻用来检测太阳相对光伏板的相对位置,若传感器没有正对着太阳,由于遮光板的遮光作用,会引起光敏电阻的阻值发生变化,电阻的偏差被送入驱动电路中,电路里产生相应的控制信号控制电机,从而导致光伏板发生旋转,最终达到与太阳正对的方向。

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