单轴太阳能自动跟踪装置

CNCA/CTS00**-2010

中国质量认证中心认证技术规范 CQC XXXX—2010

太阳能光伏发电系统用对日单轴

自动跟踪装置技术要求

（申请备案稿）

2010-xx-xx发布 2010-xx-xx实施 中国质量认证中心 发布

前 言

本规范主要依据GB/T1.1-2000《标准化工工作导则第1部份：标准的结构和编号规则》，GB/T1.2-2002《标准中规范性技术要素内容的确定方法》制定的。

太阳能光伏发电单轴自动跟踪装置产品，目前国家尚无标准，为确保产品质量，特制定本规范。本规范的部分参数和性能要求是根据实际测试情况制定的。

本规范为首次发布。

本规范由中国质量认证中心提出。 本规范由中国质量认证中心归口。

本规范起草单位：中国质量认证中心、宁夏银星能源股份有限公司、扬州光电产品检测中心、国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、深圳电子产品质量检测中心、中广核太阳开发有限公司、深圳电子产品检测中心起草。

本规范主要起草人： 师桂芳 张毅 郭丰 许丰 王克勤 谢玉章 赵文 王贵录 彭路明 康巍 郭增良 。

全自动太阳能跟踪系统

题目：基于沙市职业大学

论文设计

51单片机全自动太阳能跟踪

系统

姓名： 董志刚 学号： 200941033 系部： 信息工程系 专业： 电气自动化技术 班级： 电气自动化一班 指导老师：

2011年1月20号- 1 -

沙市职业大学

摘要

人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。

第一，机械部分设计：

机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈，太阳能电池板上的布局等。当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2，小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。

第二，控制部分设计：

主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。系统采用光

全天侯太阳能自动跟踪系统的研制

摘 要 全天候太阳能自动跟踪技术的核心是太阳高度角和方位角的计算，它的大小与地球的纬度、太阳赤纬角、时角有关。太阳的赤纬角和日期有关，该日期是太阳时，通过微机对这些数据运算和实时处理，指挥伺服系统实现跟踪。由于是通过运算得到的方位角所以使太阳能转换器自始至终对准太阳，即使阴天下雨也不会受到影响。

关键词 全天候；太阳能；自动跟踪

中图分类号TK6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0089-02 0 引言

太阳能取之不尽，用之不竭，是一种既经济又无污染的绿色环保能源，但是，太阳能的特点之一是“能量密度较低”，在太阳能资源最丰富的地区，也只是每平方米1kW的功率密度。根据光照度理论，I=I0*COSφ（其中I0为垂直照射的光强，φ为光线与照射面法线的夹角），太阳能接收装置采用自动跟踪后，太阳光始终垂直照射接受面，光强大幅提高，光电、光热能量转换也将大幅提升。因此，太阳能自动跟踪技术，在太阳能的开发利用中具有十分重要的作用。特别是高性能的太阳能装置，太阳能自动跟踪是不可缺少的控制系

统之一。

现有太阳能自动跟踪系统主控核心部分，普遍采用由光电传感器、运

太阳能跟踪系统设计

摘要

太阳能作为一种可以永续使用的绿色可再生能源，有着巨大的开发应用潜力。但由于光伏电池的输出特性与外界环境因素的变化有很大关系，目前大规模量产的光伏电池光电转换效率仍然不高且价格昂贵。光伏发电自动跟踪装置是提高太阳能利用率，降低光伏发电成本的有效途径。研究精确的太阳跟踪装置，可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量，增加发电量。本文实现了用廉价的光敏元件和单片机电路进行太阳跟踪的功能。 分析了太阳运行规律，在对比目前常用跟踪方法的基础上，改进了以往的跟踪方式。提出将光电跟踪作为主要跟踪方式，视日运动轨迹跟踪方式作为特殊天气情况下补充跟踪方式的方案。通过两种跟踪方式互补，一方面可以充分发挥光电跟踪准确性高的优势，另一方面在阴天等天气条件下仍能实现跟踪。此外，为了确保跟踪的结果准确，在方位角和高度角调整之后，增加了一组传感器电路进行跟踪结果的验证。

通过对控制系统所实现的功能分析，论文完成了跟踪系统的硬件和软件设计。主要内容包括：单片机接口电路设计、光强检测电路设计、控制执行部件设计以及光电跟踪和视日运动轨迹跟踪模块的软件设计。完成了跟踪系统试验装置的制作。

本文所设计的光伏发电自动跟踪系统结构简单，成本低廉，运行稳定，可广泛

摘要

太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、丰富，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。但太阳能利用效率低，这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及。太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径，从而大大提高了太阳能的利用效率。本设计采用光电跟踪的方法，利用步进电机双轴驱动，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器。微机处理器运行程序，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳的跟踪。采用单片机来实现的太阳能追踪系统能有效提高太阳板的光电转化效率，并具有较广泛的应用前景。 关键词： 太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机

I

Abstract

Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean, renewable, rich, and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influe

华北科技学院

摘 要

以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断的消耗，将越来越不适应可持续能源的发展的需要。加速开发以太阳能为主体的可再生能源以成为人们的共识。太阳能作为一种作为一种清洁能源，倍受人们重视。精确跟踪太阳，对太阳能利用率的提高是显著的，市场上急需一种高精度，高稳定性的跟踪控制器。 跟踪太阳的方式主要有光电跟踪和视日运动轨迹跟踪。光电跟踪主要控制过程是：由光敏传感器采集太阳与光伏电池板之间水平与垂直方向的位置偏差信号与光强信号，并反馈给数据处理器与控制器，经过数据的处理与放大，发出驱动信号，经过驱动电路控制步进电机的转动，经过减速机构缓慢调整角度。视日运动轨迹跟踪将太阳位置受时间、季节、所在地区经维度等因素综合考虑。 本设计采用光时互补的跟踪方法，即是以视日运动轨迹跟踪为粗调，从时钟模块读出当前时间计算出太阳的空间位置，并根据经纬度进一步计算出太阳的方位角和高度角。由单片机发出驱动信号控制步进电机转动，到达指定位置。先大致定位太阳的位置。当转到既定位置之后再采用光电跟踪方式，精确定位。这样可以互相弥补不足。为完成本设计，本文对跟踪方式进行了深入的研究，并在此基础上主要采用CDS光敏电阻，STC12C5A

太原理工大学

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目： 太阳能电池板照射角自动跟踪系统设计 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 要求设计能够自动跟踪太阳以调整太阳能电池板光照摄射角度的系统，以提高太阳能电池的光—电能量转化率。 1、太阳能电池板在0—180℃内自动跟踪太阳，使入射光垂直照射； 2、根据季节变化太阳能电池板可调整维度； 3、该设计的自动跟踪系统使用此太阳能电池板供电力工作； 4、使用该系统后应使用太阳能电池板提高效率≥5% ； 5、此设计系统能够长期室外运行。 第1页

毕业设计（论文）主要内容： 1、调查了解目前太阳能电池板的使用情况、测试垂直照射和不垂直照射的工作效率； 2、查阅资料，掌握MCS—51单片机、控制电机及相关电路的工作原理及应用方法； 3、按本任务书要求完成设计 第2页

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 1、实习报告。 2、查阅资料记录。 3、毕业设计说明书（包括电路原理图）。 4、设计程序、图纸的电子文档。 第3页

主要参考文献（资料）： 1、《单片机原理》教材 2、《控制电机》教材 3、《传感器原理及检测技术》教材> 4、《模拟电子技术》教材 5、太阳能电池的有关

第2页

第3页

第4页

目 录

摘要 ...........................................................................................................................................................- 1 -

一、概述....................................................................................................................................................- 3 -

（一）能源与环保 ............................................................................................................................- 3 -

1.能源短缺 ..................................................

毕业设计（论文）主要内容： 1、调查了解目前太阳能电池板的使用情况、测试垂直照射和不垂直照射的工作效率； 2、查阅资料，掌握MCS—51单片机、控制电机及相关电路的工作原理及应用方法； 3、按本任务书要求完成设计 第2页

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 1、实习报告。 2、查阅资料记录。 3、毕业设计说明书（包括电路原理图）。 4、设计程序、图纸的电子文档。 第3页

主要参考文献（资料）： 1、《单片机原理》教材 2、《控制电机》教材 3、《传感器原理及检测技术》教材> 4、《模拟电子技术》教材 5、太阳能电池的有关资料（自己检索） 6、相关的地理、天文资料（自己检索） 专业班级 电气自动化09级211班 学生 陈彪 要求设计(论文)工作起止日期 指导教师签字 2010年12月20日—2012年3月26日 日期 日期 日期 第4页

教研室主任审查签字 系主任批 准签字

目 录

摘要 ...................................................................................................

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烟台大学文经学院

毕业设计

太阳能自动跟踪装置的设计

The design of solar automatic tracking device

申请学位：工学学位

院系：机电工程系

专业：机械设计制造及其自动化

2011年5 月26 日

烟台大学文经学院毕业论文（设计）任务书院（系）：机电工程系

姓名李显学号

毕业

届别2011专业

机械设计制造及其

自动化

毕业论文（设计）题

目

太阳能自动跟踪装置的设计指导教师李春植学历职称教授

所学专

业

指导教师张芹英学历职称助教

所学专

业

主要内容：本设计是基于单片机控制的自动跟踪系统，它利用光电跟踪原理，通过比较太阳能板中心垂线与太阳光线的角度大小来控制信号的输入。采用四个光敏电阻做传感器，把光能转换为电阻的变化，进而通过光电转换电路给单片机输入信号，并由驱动电路来控制步进电机，从而实现机械装置的方位角、高度角的调整。该机械装置主要采用机械传动原理实现，用一对直齿轮传动机构来实现方位角的旋转。同时，采用平面四杆机构原理，用一对滚珠丝杠副来实现高度角的调整。

基本要求：满足该装置能精确自动跟踪太阳光的运动，以达到最大效率利用太阳能。

进度安排：1-2周完成设计任务书和绪论;3-5周提出自己的设