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1、本文由俸天承运贡献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。电子工程师计算机应用V ol. 27 N o. 122001For personal use only in study and research; not for commercial use 太阳能电池自动跟踪系统的研制D evelopm en t of the Automa tic Track ing System for Solar Cell For personal use only in study and research; not for commercial use北方工
2、业大学工学院 ( 北京 100041) 张常年 赵红怡 吕 原【摘 要】 本系统以单片机技术为核心 , 通过模数转换芯片对电池板发电电压进行采 样 , 由软件对采样信号进行分析 , 给出指令 , 驱动直流电机转动电池板 , 实现追踪太阳的效 果, 达到提高发电效率的目的。 关键词: 光伏, 单片机, 模数转换 【 Abstract 】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa lsofsillion by the COM S ch ip of m odu lu s. T he
3、 softw a re is u sed to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to con t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa rd revo lve, so tha t the sy stem can t rack the sun and i p rove the pow er efficiency. mK eywords: photo volta ic, ch ip mi crocom puter, A D conversion1 引 言F
4、or personal use only in study and research; not for commercial use随着社会经济的发展 , 能源和资源的消耗速度 越来越快。 节约能源 , 保护环境已经成 为人类可持续 发展的必要条件 , 人们的注意力正转向再生能源的 利用和开发 , 太阳能发电 已成为全球发展速度最快 的技术。 国内外目前已有了很多光伏电站 , 这些光伏 电站的太阳 能电池板阵列基本上都是固定的 , 没有 充分利用太阳能资源 , 发电效率低下 , 制约了大规 模 电站的发展。 太阳能发电在我国多采用弹簧储能跟 踪式、 传感器跟踪式的系统 , 发电 成本还很高 ,
5、 不利 于跟踪系统的推广与发展。 提高发电效率是降低成 本的捷径 , 我们开发 的太阳能电池自动跟踪系统 , 使 太阳能电池板始终对着太阳 , 保持最大的发电效率 , 具有 成本低、 免维护等优点 , 有较好的推广应用价 值。时作出调整 , 以保证系统的正常运行 ; ( 3) 协调太阳能电池板、 蓄电池、 逆变器等设 备 , 取代计算机控制系统的工作 , 构成光伏系统的核心。 太阳能电池自动追踪系统主要分为 机械部分和 控制部分。 机械部分主要由电池板支架 , 底座和直流 电机构成 , 机械装置由电 机驱动, 可以使电池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85°
6、; 之间自由 旋转; 控制部分主要由单片机系统构成 , 单片机系统 具有成本低 , 智能化程度高 , 扩展性强等优 点 , 由 8051 和 0809 构成的单片机系统配合内部的逻辑芯 片和外围的电路元件 , 实现对 太阳能电池板的控制。 系统工作原理如图 2 所示。2 系统的构成与工作原理For personal use only in study and research; not for commercial use光伏系统的本质就是太阳能发电系统 , 主要由 太阳能电池板阵列、 计算机控制系统、 全自动跟踪控 制器、 蓄电池组、 逆变器、 配电柜等组成。 其核心是计 算机控制系统和 全
7、自动跟踪控制器。 普通固定式光伏电站的发电效率过于低下 , 跟 踪式光伏系统可以提高 发电效率 50% 以上 , 图 1 是 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比。 全自动跟踪控制器 主要有以下几个功能 : ( 1) 实时控制太阳能电池板的方向与仰角 , 实现 对太阳能的跟踪 ( 2) 根据外界的信息 , 对整个系统进行监控 , 适 收稿日期 : 2001 10 08 北京市教育委员会科技发展计划资助项目图 1 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比 系统进入工作状态后 , 控制水平方向的 电机将 处于旋转状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电压信 号进行判断。 电池板可能朝向 太阳旋转
8、, 也可能背向 太阳旋转 , 所以电压也有增大和减小两种可能。For personal use only in study and research; not for commercial use26?张常年 , 等: 太阳能电池自动跟踪系统的研制判断 , 自动开启或关闭跟踪模式 , 这样可以防止夜间 无意义的跟踪 , 减少电池的消耗。 单片机系统的功耗 在一瓦左右 , 夜间单片 机系统可继续开启 , 不会浪费 电池太多的电力 , 天亮后阳光增强时 , 系统将自行启 动 , 完 全不需要人为干预 , 当然也可以手动关闭单片 机系统 , 节省电力。 蓄电池可随时提供照明 或工农业用电 , 当蓄电
9、 池电压低于一定值时 , 系统将发出警报 , 并自动切断 供电电路 , 以 满足自身需要。 单片机系统由电机电源 统一供电。 电池参数由电压传感器采集。 还可以 根 据需要 , 增加温度传感器、 光强传感器、 风力传感器 等多种传感装置。 太阳能电池板 有两个自由度 , 控制机构将分别 对 X、 两方向进行调整。 单片机加电复位后 , X 方 Y 向 将处于旋转状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电 压信号进行判断 , 电压有增大和减小两种 可能, 如电 压增大 , 则让电池板继续转动 , 一旦电压减小 , 8051 将立即发出信号 , 让电机 反转, 实现电池板对太阳的 跟踪。为了
10、防止机械抖动 , 当 8051 判断出电压第二 次减小时 , 电机停止转动。 同理进行 Y 方向的判断 与调整 , 两个方向的调整结束后 , 太阳能电池板将 停 止运动 , 单片机经过延时后 , 进入下一个采样周期。 当电池板转到尽头时 , 采样电压不 再变化 , 据此 , 程 序将自动反转电池板 , 以保护电机不受损害。图 2 系统工作原理图 如果电池板朝向太阳旋转 , 采样电压必然增大 , 程序将给出继 续转动的指令 , 转动过程中 , 8051 一 旦发现电压减小 , 将立即发出指令 , 让电池板反转。 为防止机械抖动 , 当电池板电压再次减小时 , 电机停 止转动 , 此时电池板正对着
11、太阳。 如 果电池板一开始就背向太阳旋转 , 采样电压 必然会减小 , 电池板自然会反转 , 这时就朝向 太阳方 向旋转了 , 当电压第二次减小时 , 也就说明此时电池 板正对着太阳了 , 电池板停止 , 水平方向的追踪完 成。 在垂直方向上的跟踪原理和步骤与水平方向的完全一致 , 只是电池板可能转到尽头而锁死 , 此时采 样电压保持不变 , 只要在程序中加入当采样电压不变时 ,电池板反转的指令即可。 采样后要有一延时 , 延时在 0. 5 秒左右比较合适 , 太大会影响精 度 , 太小 则会造成采样电压不变 , 程序误以为电池板锁死 , 不 再跟踪太阳。 两个方向的追 踪都完成后 , 电池板
12、将停 止运动 , 这个停止时间可以在程序中自由设定 , 实际 系统设定在 30 分钟左右比较合适 , 这样既可以保持 较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机 上。 电机的旋转由继电器控制 , 继电器的吸合靠 8051 的 P 1 口给出指令 , 因为单片机的 电流远远不 够驱动继电器 , 所以中间要加入放大电路 , 还要有电 源电路等外围设备。 8051 系统结构简单 , 性能稳定 , 价格低廉 , 在大 型 电 站 中 , 单 片 机 的 成 本 几 乎 可 以 不 计 算 在 内。 ADC0809 为一 8 路输入的 8 位 AD 转换装置。 在试 验过程中 , 经检 测, 太阳能电
13、池板的最高输出电压为24V 左右, 转动太阳能板时 , 每 1. 5 度电压变化约0. 1V , 8 位 AD 共有 2E8= 256 个数值, 也就是说, 基本上能保持太阳能电池板的垂线与 太阳光线夹角 在 1. 5 度以内 , 完全可以满足精度的需要。 0809 的 输入只用了一路 , 在 其扩展系统中 , 还可以进行其他 方面的控制与测量 , 如风力、 温度、 电池状况、 负载变 化 等, 因此 , 本系统还拥有一定的扩展性。 当然 , 也可 以用更经济的一路输入的 AD 芯片 , 进一步降低成 本。4 结束语太阳能电池自动跟踪系统的开发与研究 , 提高 了太阳能电池板的发电效率 , 达
14、到了低 成本、 高精 度、 使用灵活的要求 , 为大规模使用太阳能发电 , 合 理利用能源进行了有益 的探索。参考文献1 蔡美琴等 M CS251 系列单片机系统及其应用 北京 : 高 . . 等教育出版社 , 1999 2 北京半导体器件二厂翻译组 T TL 集成电路设计和应用 . 手册. 1982 3 沈德金 单片机接 口技术实验指导 . 北京 : 北京航空航天 . 大学出版社 , 1993 4 吴秀清等 微型计算机原理 与接口技术 . 合肥: 中国科学 . 技术大学出版社 , 1996 5 曹仁贤 光伏系统的可靠性分析 . 太阳能 , 2001 ( 1) : 54 . 6 阎石 数字电子
15、技术基础 北京: 高等教育出版社 , 1997 . . 3 软件设计 跟踪模式的判断过程完全由软件实现 , 灵活度 很高 , 可以针对不同的地区和不同的气 候进行调整 , 尽量提高光伏电站的发电效率。 本系统为了满足全 自动的需要 , 还可以根据 太阳光线强弱的变化进行欢迎刊 登 广 告27?1 本文由俸天承运贡献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。电子工程师 计算机应用V ol. 27 N o. 122001 太阳能电池自动跟踪系统的研制D evelopm en t of the Automa tic Track ing System fo
16、r Solar Cell 北方工业大学工学院 ( 北京 100041) 张常年 赵红怡 吕 原 【摘 要】 本系统以单片机技术为核心 , 通过模数转换芯片对电池板发电电压进行采 样 , 由软件对采样信号进行分析 , 给出指令 , 驱动直流电机转动电池板 , 实现追踪太阳的效 果, 达到提高发电效率的目的。 关键词 : 光伏, 单片机, 模数转换 【 Abstract 】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa lsofsillion by the COM S ch ip o
17、f m odu lu s. T he softw a re is u sed to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to con t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa rd revo lve, so tha t the sy stem can t rack the sun and i p rove the pow er efficiency.mK eywords: photo volta ic, ch ip mi crocom puter, A D
18、 conversion1 引 言随着社会经济的发展 , 能源和资源的消耗速度 越来越快。 节约能源 , 保护环境已经成 为人类可持续 发展的必要条件 , 人们的注意力正转向再生能源的 利用和开发 , 太阳能发电 已成为全球发展速度最快 的技术。 国内外目前已有了很多光伏电站 , 这些光伏 电站的太阳 能电池板阵列基本上都是固定的 , 没有 充分利用太阳能资源 , 发电效率低下 , 制约了大规 模 电站的发展。 太阳能发电在我国多采用弹簧储能跟 踪式、 传感器跟踪式的系统 , 发电 成本还很高 , 不利 于跟踪系统的推广与发展。 提高发电效率是降低成 本的捷径 , 我们开发 的太阳能电池自动跟踪
19、系统 , 使 太阳能电池板始终对着太阳 , 保持最大的发电效率 , 具有 成本低、 免维护等优点 , 有较好的推广应用价 值。时作出调整 , 以保证系统的正常运行 ; ( 3) 协调太阳能电池板、 蓄电池、 逆变器等设 备 , 取代计算机控制系统的工作 , 构成光伏系统的核心。 太阳能电池自动追踪系统主要分为 机械部分和 控制部分。 机械部分主要由电池板支架 , 底座和直流 电机构成 , 机械装置由电 机驱动, 可以使电池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85° 之间自由 旋转; 控制部分主要由单片机系统构成 , 单片机系统 具有成本低 , 智能化程度高 ,
20、 扩展性强等优 点 , 由 8051 和 0809 构成的单片机系统配合内部的逻辑芯 片和外围的电路元件 , 实现对 太阳能电池板的控制。 系统工作原理如图 2 所示。2 系统的构成与工作原理光伏系统的本质就是太阳能发电系统 , 主要由 太阳能电池板阵列、 计算机控制系统、 全自动跟踪控 制器、 蓄电池组、 逆变器、 配电柜等组成。 其核心是计 算机控制系统和 全自动跟踪控制器。 普通固定式光伏电站的发电效率过于低下 , 跟 踪式光伏系统可以提高 发电效率 50% 以上 , 图 1 是 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比。 全自动跟踪控制器 主要有以下几个功能 : ( 1) 实时控制太阳能电池
21、板的方向与仰角 , 实现 对太阳能的跟踪 ; ( 2) 根据外界的信息 , 对整个系统进行监控 , 适 收稿日期 : 2001 10 08 北京市教育委员会科技发展计划资助项目图 1 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比 系统进入工作状态后 , 控制水平方向的 电机将 处于旋转状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电压信 号进行判断。 电池板可能朝向 太阳旋转 , 也可能背向 太阳旋转 , 所以电压也有增大和减小两种可能。26?张常年 , 等: 太阳能电池自动跟踪系统的研制判断 , 自动开启或关闭跟踪模式 , 这样可以防止夜间 无意义的跟踪 , 减少电池的消耗。 单片机系统的功耗 在一瓦
22、左右 , 夜间单片 机系统可继续开启 , 不会浪费 电池太多的电力 , 天亮后阳光增强时 , 系统将自行启 动 , 完 全不需要人为干预 , 当然也可以手动关闭单片 机系统 , 节省电力。 蓄电池可随时提供照明 或工农业用电 , 当蓄电 池电压低于一定值时 , 系统将发出警报 , 并自动切断 供电电路 , 以 满足自身需要。 单片机系统由电机电源 统一供电。 电池参数由电压传感器采集。 还可以 根 据需要 , 增加温度传感器、 光强传感器、 风力传感器 等多种传感装置。 太阳能电池板 有两个自由度 , 控制机构将分别 对 X、 两方向进行调整。 单片机加电复位后 , X 方 Y 向 将处于旋转
23、状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电 压信号进行判断 , 电压有增大和减小两种 可能, 如电 压增大 , 则让电池板继续转动 , 一旦电压减小 , 8051 将立即发出信号 , 让电机 反转, 实现电池板对太阳的 跟踪。为了防止机械抖动 , 当 8051 判断出电压第二 次减小时 , 电机停止转动。 同理进行 Y 方向的判断 与调整 , 两个方向的调整结束后 , 太阳能电池板将 停 止运动 , 单片机经过延时后 , 进入下一个采样周期。 当电池板转到尽头时 , 采样电压不 再变化 , 据此 , 程 序将自动反转电池板 , 以保护电机不受损害。图 2 系统工作原理图 如果电池板朝向太
24、阳旋转 , 采样电压必然增大 , 程序将给出继 续转动的指令 , 转动过程中 , 8051 一 旦发现电压减小 , 将立即发出指令 , 让电池板反转。 为防止机械抖动 , 当电池板电压再次减小时 , 电机停 止转动 , 此时电池板正对着太阳。 如 果电池板一开始就背向太阳旋转 , 采样电压 必然会减小 , 电池板自然会反转 , 这时就朝向 太阳方 向旋转了 , 当电压第二次减小时 , 也就说明此时电池 板正对着太阳了 , 电池板停止 , 水平方向的追踪完 成。 在垂直方向上的跟踪原理和步骤与水平方向的完全一致 , 只是电池板可能转到尽头而锁死 , 此时采 样电压保持不变 , 只要在程序中加入当
25、采样电压不变时 ,电池板反转的指令即可。 采样后要有一延时 , 延时在 0. 5 秒左右比较合适 , 太大会影响精 度 , 太小 则会造成采样电压不变 , 程序误以为电池板锁死 , 不 再跟踪太阳。 两个方向的追 踪都完成后 , 电池板将停 止运动 , 这个停止时间可以在程序中自由设定 , 实际 系统设定在30 分钟左右比较合适 , 这样既可以保持 较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机 上。 电机的旋转由继电器控制 , 继电器的吸合靠 8051 的 P 1 口给出指令 , 因为单片机的 电流远远不 够驱动继电器 , 所以中间要加入放大电路 , 还要有电 源电路等外围设备。 8051 系
26、统结构简单 , 性能稳定 , 价格低廉 , 在大 型 电 站 中 , 单 片 机 的 成 本 几 乎 可 以 不 计 算 在 内。 ADC0809 为一 8 路输入的 8 位 AD 转换装置。 在试 验过程中 , 经检 测, 太阳能电池板的最高输出电压为24V 左右, 转动太阳能板时 , 每 1. 5 度电压变化约0. 1V , 8 位 AD 共有 2E8= 256 个数值 , 也就是说 , 基本上能保持太阳能电池板的垂线与 太阳光线夹角 在 1. 5 度以内 , 完全可以满足精度的需要。 0809 的 输入只用了一路 , 在 其扩展系统中 , 还可以进行其他 方面的控制与测量 , 如风力、
27、温度、 电池状况、 负载变 化 等, 因此 , 本系统还拥有一定的扩展性。 当然 , 也可 以用更经济的一路输入的 AD 芯片 , 进一步降低成 本。4 结束语太阳能电池自动跟踪系统的开发与研究 , 提高 了太阳能电池板的发电效率 , 达到了低 成本、 高精 度、 使用灵活的要求 , 为大规模使用太阳能发电 , 合 理利用能源进行了有益 的探索。参考文献1 蔡美琴等 M CS251 系列单片机系统及其应用 北京 : 高 . . 等教育出版社 , 1999 2 北京半导体器件二厂翻译组 T TL 集成电路设计和应用 . 手册. 1982 3 沈德金 单片机接 口技术实验指导 . 北京 : 北京航
28、空航天 . 大学出版社 , 1993 4 吴秀清等 微型计算机原理 与接口技术 . 合肥: 中国科学 . 技术大学出版社 , 1996 5 曹仁贤 光伏系统的可靠性分析 . 太阳能 , 2001 ( 1) : 54 . 6 阎石 数字电子技术基础 北京: 高等教育出版社 , 1997 . . 3 软件设计跟踪模式的判断过程完全由软件实现 , 灵活度 很高 , 可以针对不同的地区和不同的气 候进行调整 , 尽量提高光伏电站的发电效率。 本系统为了满足全 自动的需要 , 还可以根据 太阳光线强弱的变化进行欢迎刊 登 广 告27?1 本文由俸天承运贡献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您
29、优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。电子工程师计算机应用V ol. 27 N o. 122001 太阳能电池自动跟踪系统的研制D evelopm en t of the Automa tic Track ing System for Solar Cell 北方工业大学工学院 ( 北京 100041) 张常年 赵红怡 吕 原 【摘 要】 本系统以单片机技术为核心 , 通过模数转换芯片对电池板发电电压进行采 样 , 由软件对采样信号进行分析 , 给出指令 , 驱动直流电机转动电池板 , 实现追踪太阳的效 果, 达到提高发电效率的目的。 关键词 : 光伏, 单片机, 模数转换 【 Abstrac
30、t 】 T he sy stem is ba sed on ch ip m icrocom p u ter, sam p ling the vo ltage signa lsofsillion by the COM S ch ip of m odu lu s. T he softw a re is u sed to ana lyze these signa ls and g ives in st ruct ion s to con t ro l the elect rom o to rs and m ake the ba t tery boa rd revo lve, so tha t the
31、 sy stem can t rack the sun and i p rovethe pow er efficiency. mK eywords: photo volta ic, ch ip mi crocom puter, A D conversion1 引 言随着社会经济的发展 , 能源和资源的消耗速度 越来越快。 节约能源 , 保护环境已经成 为人类可持续 发展的必要条件 , 人们的注意力正转向再生能源的 利用和开发 , 太阳能发电 已成为全球发展速度最快 的技术。 国内外目前已有了很多光伏电站 , 这些光伏 电站的太阳 能电池板阵列基本上都是固定的 , 没有 充分利用太阳能资源 ,
32、发电效率低下 , 制约了大规 模 电站的发展。 太阳能发电在我国多采用弹簧储能跟 踪式、 传感器跟踪式的系统 , 发电 成本还很高 , 不利 于跟踪系统的推广与发展。 提高发电效率是降低成 本的捷径 , 我们开发 的太阳能电池自动跟踪系统 , 使 太阳能电池板始终对着太阳 , 保持最大的发电效率 , 具有 成本低、 免维护等优点 , 有较好的推广应用价 值。时作出调整 , 以保证系统的正常运行 ; ( 3) 协调太阳能电池板、 蓄电池、 逆变器等设 备 , 取代计算机控制系统的工作 , 构成光伏系统的核心。 太阳能电池自动追踪系统主要分为 机械部分和 控制部分。 机械部分主要由电池板支架 ,
33、底座和直流 电机构成 , 机械装置由电 机驱动, 可以使电池板在水 平方向上的 360° 和垂直方向上的 0 85° 之间自由 旋转; 控制部分主要由单片机系统构成 , 单片机系统 具有成本低 , 智能化程度高 , 扩展性强等优 点 , 由 8051 和 0809 构成的单片机系统配合内部的逻辑芯 片和外围的电路元件 , 实现对 太阳能电池板的控制。 系统工作原理如图 2 所示。2 系统的构成与工作原理光伏系统的本质就是太阳能发电系统 , 主要由 太阳能电池板阵列、 计算机控制系统、 全自动跟踪控 制器、 蓄电池组、 逆变器、 配电柜等组成。 其核心是计 算机控制系统和 全
34、自动跟踪控制器。 普通固定式光伏电站的发电效率过于低下 , 跟 踪式光伏系统可以提高 发电效率 50% 以上 , 图 1 是 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比。 全自动跟踪控制器 主要有以下几个功能 : ( 1) 实时控制太阳能电池板的方向与仰角 , 实现 对太阳能的跟踪 ; ( 2) 根据外界的信息 , 对整个系统进行监控 , 适 收稿日期 : 2001 10 08 北京市教育委员会科技发展计划资助项目图 1 跟踪模式与非跟踪模式采样光强的对比 系统进入工作状态后 , 控制水平方向的 电机将 处于旋转状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电压信 号进行判断。 电池板可能朝向 太阳旋
35、转 , 也可能背向 太阳旋转 , 所以电压也有增大和减小两种可能。26?张常年 , 等: 太阳能电池自动跟踪系统的研制判断 , 自动开启或关闭跟踪模式 , 这样可以防止夜间 无意义的跟踪 , 减少电池的消耗。 单片机系统的功耗 在一瓦左右 , 夜间单片 机系统可继续开启 , 不会浪费 电池太多的电力 , 天亮后阳光增强时 , 系统将自行启 动 , 完 全不需要人为干预 , 当然也可以手动关闭单片 机系统 , 节省电力。 蓄电池可随时提供照明 或工农业用电 , 当蓄电 池电压低于一定值时 , 系统将发出警报 , 并自动切断 供电电路 , 以 满足自身需要。 单片机系统由电机电源 统一供电。 电池
36、参数由电压传感器采集。 还可以 根 据需要 , 增加温度传感器、 光强传感器、 风力传感器 等多种传感装置。 太阳能电池板 有两个自由度 , 控制机构将分别 对 X、 两方向进行调整。 单片机加电复位后 , X 方 Y 向 将处于旋转状态 , 8051 将对 0809 采样进来的电 压信号进行判断 , 电压有增大和减小两种 可能, 如电 压增大 , 则让电池板继续转动 , 一旦电压减小 , 8051 将立即发出信号 , 让电机 反转, 实现电池板对太阳的 跟踪。为了防止机械抖动 , 当 8051 判断出电压第二 次减小时 , 电机停止转动。 同理进行 Y 方向的判断 与调整 , 两个方向的调整
37、结束后 , 太阳能电池板将 停 止运动 , 单片机经过延时后 , 进入下一个采样周期。 当电池板转到尽头时 , 采样电压不 再变化 , 据此 , 程 序将自动反转电池板 , 以保护电机不受损害。图 2 系统工作原理图 如果电池板朝向太阳旋转 , 采样电压必然增大 , 程序将给出继续转动的指令 , 转动过程中 , 8051 一 旦发现电压减小 , 将立即发出指令 , 让电池板反转。 为防止机械抖动 , 当电池板电压再次减小时 , 电机停 止转动 , 此时电池板正对着太阳。 如 果电池板一开始就背向太阳旋转 , 采样电压 必然会减小 , 电池板自然会反转 , 这时就朝向 太阳方 向旋转了 , 当电
38、压第二次减小时 , 也就说明此时电池 板正对着太阳了 , 电池板停止 水平方向的追踪完 成。 在垂直方向上的跟踪原理和步骤与水平方向的完全一致 , 只是电池板可能转到尽头而锁死 , 此时采 样电压保持不变 , 只要在程序中加入当采样电压不变时 ,电池板反转的指令即可。 采样后要有一延时 , 延时在 0. 5 秒左右比较合适 , 太大会影响精 度 , 太小 则会造成采样电压不变 , 程序误以为电池板锁死 , 不 再跟踪太阳。 两个方向的追 踪都完成后 , 电池板将停 止运动 , 这个停止时间可以在程序中自由设定 , 实际 系统设定在 30 分钟左右比较合适 , 这样既可以保持 较高的发电效率又可
39、以防止过多的电能消耗在电机 上。 电机的旋转由继电器控制 , 继电器的吸合靠 8051 的 P 1 口给出指令 , 因为单片机的 电流远远不 够驱动继电器 , 所以中间要加入放大电路 , 还要有电 源电路等外围设备。 8051 系统结构简单 , 性能稳定 , 价格低廉 , 在大 型 电 站 中 , 单 片 机 的 成 本 几 乎 可 以 不 计 算 在 内。 ADC0809 为一 8 路输入的 8 位 AD 转换装置。 在试 验过程中 , 经检 测, 太阳能电池板的最高输出电压为24V 左右, 转动太阳能板时 , 每 1. 5 度电压变化约0. 1V , 8 位 AD 共有 2E8= 256
40、个数值 , 也就是说 , 基本上能保持太阳能电池板的垂线与 太阳光线夹角 在 1. 5 度以内 , 完全可以满足精度的需要。 0809 的 输入只用了一路 , 在 其扩展系统中 , 还可以进行其他 方面的控制与测量 , 如风力、 温度、 电池状况、 负载变 化 等, 因此 , 本系统还拥有一定的扩展性。 当然 , 也可 以用更经济的一路输入的 AD 芯片 , 进一步降低成 本。4 结束语太阳能电池自动跟踪系统的开发与研究 , 提高 了太阳能电池板的发电效率 , 达到了低 成本、 高精 度、 使用灵活的要求 , 为大规模使用太阳能发电 , 合 理利用能源进行了有益 的探索。参考文献1 蔡美琴等
41、M CS251 系列单片机系统及其应用 北京 : 高 . . 等教育出版社 , 1999 2 北京半导体器件二厂翻译组 T TL 集成电路设计和应用 . 手册. 1982 3 沈德金 单片机接 口技术实验指导 . 北京 : 北京航空航天 . 大学出版社 , 1993 4 吴秀清等 微型计算机原理 与接口技术 . 合肥: 中国科学 . 技术大学出版社 , 1996 5 曹仁贤 光伏系统的可靠性分析 . 太阳能 , 2001 ( 1) : 54 . 6 阎石 数字电子技术基础 北京: 高等教育出版社 , 1997 . . 3 软件设计 跟踪模式的判断过程完全由软件实现 , 灵活度 很高 , 可以针
42、对不同的地区和不同的气 候进行调整 , 尽量提高光伏电站的发电效率。 本系统为了满足全 自动的需要 , 还可以根据 太阳光线强弱的变化进行欢迎刊 登 广 告27?仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f ür den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' étude et la recherche uniquementà des fins personnelles; pasà des fins commerciales. , , .以下无正文