大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究硕士学位论文

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1、河海大学硕士学位论文大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究姓名：夏小燕申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：卞新高20070301摘要在太阳能应用系统中，为了寻求一种结构简单、成本低廉且跟踪精度高的太阳跟踪装置，论文研究了用廉价光敏元件和单片机实现大范围太阳跟踪的问题。论文分析了太阳运行规律和跟踪装置各种可能的工作状态，在综合分析目前各种太阳能发电系统跟踪方法特点的基础上，提出了两级跟踪传感器方案。传统一级跟踪传感器可在一定角度范围内实现高精度跟踪太阳。为了将跟踪范围扩大，课题在一级传感器精定位跟踪的基础上，增加了一组传感器进行粗定位跟踪。当跟踪传感器

2、的中轴线与太阳光线的夹角很大时，先采用粗定位传感器跟踪太阳，直到中轴线与太阳光线的夹角在精定位跟踪角度范围内，再采用精定位传感器跟踪太阳，直到传感器跟踪装置的中轴线正对太阳，这样便实现了高精度、大范围太阳跟踪。通过对传感器跟踪装置所需要实现的功能分析，论文完成了传感器跟踪的硬件和软件设计，制作了一个简易试验装置，对该传感器跟踪装置进行了试验，试验结果分析表明，该传感器跟踪装置的精度可以达到22”，高度角和方位角跟踪范围达到180。。最后分析了在各种天气状况下，传感器的控制策略，使得跟踪传感器在各种状况下均能稳定的工作。两级传感器跟踪装置结构简单、成本低廉，可用于

3、聚光光伏发电系统、碟式太阳能热发电系统和塔式太阳能热发电系统。关键词：太阳能；大范围跟踪；两级跟踪传感器：光敏元件；控制策略ABSTRACTInthesolarapplicationsystem，asolar-tracingdevicewhichissimple，inexpensive，butwithhighprecisionisbeingsought．Theproblemoflargerangetracingisdiscussedinthisthesis．ThenatracingdevicecomposedoflightsensorsandMCUisdevel

4、oped．Thetracingofthesunandkindsofworkingstatesofthetracing-devicesarediscussedinthisthesis．Analyzingthecharacteristicsoftracingdevicesbeingusedinkindsofsolargenerationsystems，atracmgdevice--twoleveltracingsensorsisdesigned．Exaetorientationtracingcanbeachievedinthelimitedanglerangewit

5、honetraditionalgroupofsensors．Toenlargethetracingrange，anothergroupofsensorsshouldbeaddedwhichCancarryoutroughorientationtracing．Whentheincludedanglebetweentheaxisoftracingsensorsandsunrayisverylarge，roughorientationsensorsstartworkinguntiltheincludedangleisintherangeofexactorientati

6、ontracing．Thenexactorientationsensorsstartworkinguntiltheaxisisparallelwiththesunray．Asaresult，alargerangeandhighprecisiontracingarerealizedbythetwoleveltracingsensors．Accordingtotheanalysisofkindsoffunctionspossessedbythesensor-tracingdevice，hardwareandsoftwaredesignhasfinished．Asim

7、pletracingdeviceismadetomakesomeexperimentswiththetwoleveltracingsensors，theinterpretationofwhichisthatthetracingprecisionCanachieve22”andthetracingrangeis180。bothinelevationandazimuth．Atlast，controlstrategiesofsensorsaredesignedaccordingtodifferentkindsofweatherstatus，SOthatthesenso

8、rsCanworkste