摘要：文章在陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、電壓智能檢測(cè)系統(tǒng)及電路設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板的任意方向檢測(cè)并迅速跟蹤，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可以用在陽(yáng)光輸送機(jī)和光伏離散發(fā)電中，提高了太陽(yáng)能電池板有效日工作時(shí)間和太陽(yáng)能的利用率，降低了陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)成本，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池板;自動(dòng)跟蹤;光伏離散供電系統(tǒng);電壓智能檢測(cè)系統(tǒng);電路設(shè)計(jì)

　　太陽(yáng)能論文范文：基于太陽(yáng)能的汽車駐車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：在夏季陽(yáng)光直射下露天停放汽車內(nèi)，由于“孤島效應(yīng)”，車內(nèi)氣溫持續(xù)升高，高溫易導(dǎo)致車輛自然，也使進(jìn)入車內(nèi)駕駛者感到非常酷熱。針對(duì)上面的問(wèn)題設(shè)計(jì)了一款基于太陽(yáng)能電池供電的駐車空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)智能控制蓄電池的充放電;根據(jù)車內(nèi)溫度控制風(fēng)機(jī)的功率，通過(guò)實(shí)現(xiàn)車內(nèi)外空氣交換循環(huán)使車內(nèi)溫度始終保持適宜狀態(tài)，而且可以通過(guò)手機(jī)GSM遠(yuǎn)程操控。經(jīng)過(guò)不斷地測(cè)試，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)功能，安裝簡(jiǎn)單方便，解決了夏季開車的煩惱，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的社會(huì)效益。

　　0引言

　　太陽(yáng)能具有普遍性、永久性、清潔性、經(jīng)濟(jì)性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因而正在興起的“太陽(yáng)經(jīng)濟(jì)”將成為未來(lái)全球能源的主流，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)中，太陽(yáng)能也將起到越來(lái)越重要的作用，利用陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)提高太陽(yáng)能的利用率是目前主流研發(fā)對(duì)象，陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)的電源來(lái)自太陽(yáng)能電池板，利用陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)[1]中的太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)與陽(yáng)光傳感器，組成的系統(tǒng)離網(wǎng)型光伏供電系統(tǒng)是目前經(jīng)濟(jì)的方案;但是目前對(duì)太陽(yáng)能的應(yīng)用由于成本和技術(shù)的原因，大多數(shù)還局限于專業(yè)要求及精度高標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)合，想要達(dá)到大眾化民用的普及還有一定距離，許多技術(shù)人員也正在著力研究解決太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)的高效、廉價(jià)、穩(wěn)定、大容量。

　　太陽(yáng)能電池板在一天最有效的工作時(shí)間為8:30開始到下午16:00，從早上6:30到8:30，下午16:00到17:30基本是無(wú)功狀態(tài)，經(jīng)長(zhǎng)期跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，這期間其實(shí)是有功輸出的，由于電壓低，達(dá)不到工作電壓，太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)的供電和儲(chǔ)存電的電瓶，達(dá)不到為電瓶充電、這樣一天3.5小時(shí)就浪費(fèi)掉，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板在光伏離散發(fā)電系統(tǒng)和供電的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用受到限制。因此我們就要利用這3.5小時(shí)，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板的電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)，當(dāng)太陽(yáng)能電池板低于目標(biāo)值，就開始切換至自動(dòng)升壓系統(tǒng)，升壓要求輸入為5~13V輸出的使用電壓，比如24V;理論分析表明：太陽(yáng)的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37.7%[2]。據(jù)筆者實(shí)驗(yàn)，在太陽(yáng)能電池板供電中，相同條件下，采用本文的太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤供電設(shè)備要比固定供電設(shè)備的發(fā)電量提高43.75%，為了使該系統(tǒng)得到更可靠的示范和應(yīng)用，使設(shè)計(jì)完整實(shí)用性更強(qiáng)，對(duì)太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

　　1光伏離網(wǎng)型光伏供電系統(tǒng)組成

　　電壓智能檢測(cè)電路與自動(dòng)切換開關(guān)組成的電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)，將光伏電池組件與蓄電池或電容儲(chǔ)存電能組件連接，蓄電池或電容儲(chǔ)存電能組件通過(guò)電源開關(guān)與電機(jī)連接，電機(jī)負(fù)責(zé)光伏電池組件和陽(yáng)光傳感器跟蹤對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)組成離網(wǎng)型光伏供電系統(tǒng)，如圖2所示。光伏電池板為發(fā)電部件，光伏控制器對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲(chǔ)存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過(guò)充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護(hù)蓄電池。控制器的性能不好時(shí)，對(duì)蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。蓄電池的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。

　　1.1太陽(yáng)能電池板跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路的設(shè)計(jì)

　　八個(gè)光敏電阻分別對(duì)應(yīng)一路信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)P1口相連，如圖3所示。通過(guò)調(diào)節(jié)八路Rf的阻值，使其在相同光照的情況下得到相同的十進(jìn)制數(shù)，即S的值。此時(shí)單片機(jī)進(jìn)行判斷調(diào)節(jié)，然后控制電機(jī)平臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的實(shí)時(shí)跟蹤。陽(yáng)光傳感器將太陽(yáng)光信息轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再由信號(hào)處理電路將其轉(zhuǎn)化為供單片機(jī)AD口轉(zhuǎn)化的0~5V電壓，通過(guò)AD轉(zhuǎn)化即可將陽(yáng)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成0~255的十進(jìn)制數(shù)。

　　這八個(gè)十進(jìn)制數(shù)則表示了光照強(qiáng)度。將單片機(jī)輸出的八個(gè)十進(jìn)制數(shù)命名為S0到S7。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)S4，S5，S6，S7的和值大于等于220時(shí)，認(rèn)為有適當(dāng)強(qiáng)度的光照，并開始調(diào)節(jié);當(dāng)進(jìn)入內(nèi)部調(diào)節(jié)時(shí)，外部調(diào)節(jié)將不起作用。單片機(jī)將AD轉(zhuǎn)換后的值進(jìn)行判斷、運(yùn)算，產(chǎn)生輸出，控制相應(yīng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，就可以調(diào)節(jié)云臺(tái)獲得陽(yáng)光直射。聚光體和陽(yáng)光傳感器都安裝在云臺(tái)上，調(diào)整云臺(tái)的角度就調(diào)整了聚光體和陽(yáng)光傳感器的角度，即可實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)中，單片機(jī)通過(guò)L298驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)。跟蹤裝置采用雙軸式，分別進(jìn)行方位角和高度角的調(diào)節(jié)，由此達(dá)到準(zhǔn)確跟蹤陽(yáng)光的目的。

　　1.2電壓智能檢測(cè)系統(tǒng)

　　太陽(yáng)能電池板由開關(guān)與檢測(cè)組件主導(dǎo)的切換機(jī)構(gòu)，接通或關(guān)閉升壓電路，當(dāng)太陽(yáng)能電池板的電壓低于目標(biāo)值，開始切換至自動(dòng)升壓系統(tǒng)。在保證陽(yáng)光跟蹤精度條件下，據(jù)此設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)每24s轉(zhuǎn)動(dòng)一次(大約0.6s)，太陽(yáng)能電池板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光的方向，網(wǎng)型光伏供電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板能跟蹤太陽(yáng)供電，經(jīng)太陽(yáng)能電池板的電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電管理，并給直流負(fù)載提供電能或通過(guò)逆變器給交流負(fù)載提供電能。廣泛應(yīng)用于環(huán)境惡劣的高原、海島、偏遠(yuǎn)山區(qū)及野外作業(yè)，也可作為通訊基站、廣告燈箱、路燈等供電電源。

　　1.3升壓電路設(shè)計(jì)

　　電壓從輸入端到C1和D1，(C1為濾波電容，D1為反向包保護(hù))，電壓再到L1同時(shí)到IC的4-2腳，IC的1腳是負(fù)輸入(GND)，L1通過(guò)IC3腳高頻開關(guān)振蕩，再振蕩波形經(jīng)過(guò)C2到L2，振蕩升壓經(jīng)過(guò)D2整流再通過(guò)C3-C6儲(chǔ)能，這時(shí)已經(jīng)有壓，再把電壓TV1到IC的5腳做負(fù)反饋5腳，再通過(guò)R1接地，VT1和R1構(gòu)成輸出穩(wěn)壓控制。LE1是電源指示，R2是限流電阻。

　　2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與運(yùn)行電路實(shí)現(xiàn)

　　正常情況下系統(tǒng)的跟蹤情況，通過(guò)連續(xù)7天對(duì)太陽(yáng)能電池板的跟蹤情況進(jìn)行記錄，得到如表所示的記錄，實(shí)踐證明，電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)能夠使太陽(yáng)能電池板，為穩(wěn)定地電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電管理，在7天測(cè)試中，系統(tǒng)未出現(xiàn)死機(jī)、震蕩、跟蹤偏離等情況，取得了較好的跟蹤效果。通過(guò)電壓智能檢測(cè)切換系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)不僅可以自行判斷處理一些特殊情況，在正常情況下，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板的全自動(dòng)升壓切換跟蹤，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)之任務(wù)。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)通過(guò)以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，簡(jiǎn)單外圍電路與智能檢測(cè)自動(dòng)切換升壓電路，性能穩(wěn)定可靠，跟蹤精度高，不僅能自動(dòng)將現(xiàn)有太陽(yáng)能電池板有效日工作時(shí)間提高3.5小時(shí)，自動(dòng)識(shí)別天氣狀況，還有強(qiáng)風(fēng)保護(hù)功能及異常情況處理功能。由于該太陽(yáng)跟蹤器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，所以具有發(fā)展?jié)摿Γ�可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能光伏(平板和聚光)發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能聚焦熱水器系統(tǒng)、太陽(yáng)能制氫、太陽(yáng)能集熱器等那些需要實(shí)時(shí)精確跟蹤太陽(yáng)的應(yīng)用領(lǐng)域。使其在太陽(yáng)能領(lǐng)域中成為大眾需要的必須產(chǎn)品，以提高我國(guó)太陽(yáng)能領(lǐng)域陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)的總體水平。