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微机太阳能自动跟踪系统的研究

作　者: 周炳臣
导　师: 宋桂英
学　校: 河北工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 太阳能 自动跟踪 定偏差 位置反馈
分类号: TK513.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


太阳能是一种既经济又无污染的绿色环保能源,大力发展太阳能等新型能源是我国能源战略的重要组成部分,对于我国保护生态环境、节能减排、保持经济可持续性发展有着重要作用。通过太阳能自动跟踪,使太阳光始终垂直照射到接收面上,是提高太阳能转换效率的方法之一。现有的太阳能自动跟踪系统,由于采用模拟电路,普遍存在着精度低、器件容易老化,温漂、性能不稳定等问题。为解决太阳能自动跟踪系统模拟技术的缺点,本文设计了一种以微处理器为核心的太阳能自动跟踪系统。根据天文物理的知识,计算太阳的高度角和方位角,然后由微处理器控制两个步进电机或伺服电机,使太阳能装置在水平方向和垂直方向旋转,使其始终与太阳光垂直。本系统采用数字化、模块化方法,对各部分分别进行设计,达到了良好的跟踪效果。跟踪精度控制在设定的范围之内,不受环境影响、可实现全天候跟踪,使太阳能转换效率提高35%左右。通过综合调试,工作情况良好,可在光伏发电、光热转换等太阳能应用领域发挥重要作用。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 概述  8-11
  §1-1 课题的研究背景  8-9
  §1-2 研究目的和意义  9-10
    1-2-1 现有系统缺点及本系统工作原理  9
    1-2-2 系统特点  9-10
  §1-3 太阳能跟踪系统的现状和发展趋势  10
  §1-4 研究内容  10-11
第二章 太阳高度角与方位角的计算  11-17
  §2-1 地球的自转与公转  11-13
  §2-2 地理纬度与时间系统  13
  §2-3 太阳的位置坐标  13-15
  §2-4 太阳高度角与方位角的计算公式  15-17
    2-4-1 太阳日角θ  15
    2-4-2 太阳时角Ω  15-16
    2-4-3 赤纬角δ  16
    2-4-4 太阳高度角h  16
    2-4-5 太阳方位角A  16-17
第三章 地理信息和时间的获取  17-23
  §3-1 SL-GPS模块应用  17-19
    3-1-1 SL-GPS模块简介  17
    3-1-2 0183 协议  17-18
    3-1-3 所需信息的正确提取  18-19
    3-1-4 检验和的计算与比较  19
  §3-2 时钟芯片DS1302 的应用  19-21
    3-2-1 DS1302 的结构及工作原理  19
    3-2-2 引脚功能及结构  19
    3-2-3 DS1302 的控制寄存器  19-20
    3-2-4 数据输入输出(I/O)  20
    3-2-5 结论  20-21
  3.3 SD2400 系列高精度实时时钟芯片的应用  21-23
    3-3-1 SD2400 系列高精度实时时钟芯片简介  21
    3-3-2 SD2400 系列高精度实时时钟芯片技术指标  21-23
第四章 控制系统的总体设计  23-27
  §4-1 系统结构组成和基本要求  23
  §4-2 控制器部分的设计  23-25
    4-2-1 STC12C5A60S2 单片机  23-24
    4-2-2 JM19264F点阵液晶显示屏  24-25
  §4-3 控制系统结构框图和电气原理图  25-27
第五章 控制系统软件程序的设计  27-31
  §5-1 主程序结构及编程要点  27-29
  §5-2 设备位置的调试  29
  §5-3 步进电机加减速曲线的设计  29-30
  §5-4 参数的输入和状态的显示  30-31
第六章 步进电机的选择和控制  31-38
  §6-1 步进电机的工作原理、特性和步进电机的选型  31-32
  §6-2 步进电机电源选择、电流的设置及电机接线  32-33
    6-2-1 步进电机电源选择  32
    6-2-2 步进电机电流选择  32
    6-2-3 步进电机电路连接  32-33
  §6-3 步进电机细分驱动器  33-34
    6-3-1 驱动方式分类  33-34
    6-3-2 步进电机细分驱动器选型及性能指标  34
  §6-4 细分驱动器的选择及参数设置  34-36
  §6-5 检测方案的制定和检测数据的实施  36-38
结论  38-39
参考文献  39-41
附录A  41-44
附录B  44-47
致谢  47-48
硕士学位期间完成的学术论文  48

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 特殊热能及其机械 > 太阳能技术 > 太阳能转换装置和设备 > 跟踪装置
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