基于步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统的设计.pdfVIP

旭 川 ／，Li衙 1t doi：lO．39690．issn．1563-4795．2011．12．003 基于步进电机细分驱动的太阳能 自动跟踪系统的设计 高 磊 ．，谢玲玲 ，卓浩泽，舒鹏飞 (广西大学电气工程学院，广西 南宁 530004) 摘 要 ：为 了高效地利用太阳能，根据太阳运行规律 ，结合光电传感器设计以单片机为核心的 太阳能 自动跟踪系统。首先进行硬件设计和系统控制的软件实现 ，然后深入地分析比较步进电机 一 般驱动和细分驱动对太阳能 自动跟踪精度的影响。研究结果表明，与采用一般驱动方法的系统 相比，采用步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统跟踪精度高，有效地提高太阳能利用率。 关键词 ：太阳能；自动跟踪；步进 电机细分驱动 ；跟踪精度 能源短缺问题是 目前许多国家面临的重要 问 需要尽可能的保持太阳光垂直照射到太阳能电池 题 ，太 阳能作为一种清洁无污染 的能源 ，有着 巨 板上 。从高度角方位角两个物理量是可 以描述太 大 的开发前景 。我国是一个太 阳能资源较为丰富 阳的这种位置变化的嘲。太阳能电池板对高度角和 的国家 ，充分利用太阳能资源 ．有着深远的能源 方位角的跟踪就能保证阳光垂直照射 电池板，但 战略意义 。利用太阳能的关键是提高太阳能电池 是在一般情况下还需要光 电传感器反馈来对跟踪 板采集太阳能的效率 。太阳能电池板接受太阳光 的误差进行修正．以提高 自动跟踪的精度。 的直射 ，由此得到太阳最大光照强度 ，从而最大 太阳高度角 限度 的采集太阳能，目前太阳能电池板普遍采用 sin=sinsin+cos咖c0s6cos 半 自动单轴跟踪方式 。1【121131和 电池板固定朝南安装 的 太阳方位角 方式 [41。这些方法存：i生的缺点是：转换效率较低、 into siny=—cos~s — 跟踪适应能力弱 、跟踪精度低 。本文根据太 阳运 CoS 行规律 ，结合光 电传感器设计太阳能 自动跟跟系 式中： 是当地纬度 ，是太阳赤纬角，to是太 统。设计硬件和软件控制流程 ．深人地分析 比较 阳时角太 阳赤纬 ： 步进 电机一般驱动和细分驱动对太 阳能 自动跟踪 6=23．4455sin( ) (3) 精度 的影响。该系统跟踪能双轴跟踪，精度高 ． 式 中：n是积 日，一月一 日为1，一月二 日为 适应性强，有望在光伏发电中使用。 2．……太 阳时角 1 太阳能 自动跟踪系统的设计 o~=15(12一t) (4) 式中：￡是一天当中的时刻。 1．1 太 阳运行规律 由式 (1)一(4)可计算 出太阳高度角和方位 为了提高太阳能电池板对光能的采 集效率 ． 角，以此进行两个角度 的双轴跟踪，来实现太阳