高精度太阳能跟踪控制器设计与实现

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1、《自动化与仪器仪表》2010年第3期（总第149期）高精度太阳能跟踪控制器设计与实现1，2，31，31，3关继文，孔令成，张志华（1中国科学院合肥智能机械研究所安徽合肥，230031）（2中国科学技术大学自动化系安徽合肥，230027）（3常州机械电子工程研究所江苏常州，213164）摘要：针对目前采用传感器检测实现的太阳能跟踪控制器抗干扰性差，跟踪误差大的缺点，介绍了采用软件算法和传感器检测控制结合的高精度太阳能跟踪控制器设计与实现的方法。软件算法是根据天体的运行规律来计算太阳的高度角和方位角，控制太阳能跟踪器的水平角和俯仰角的范围。传感器检测控

2、制是由精密的四象限传感器检测电路来实现，在软件算法计算的水平角和俯仰角移动的范围内搜索，精确的跟踪太阳光信号的最强点，提高太阳光能的利用率。关键词：太阳能跟踪器；四象限传感器；高度角；方位角；算法Abstract:Duetotheexistingsolartrackingcontrollerhavingdefectofpooranti-interferenceandlargetrackingerror,thispaperintroducesthemethodofdesignandimplementationofthesoftwarealgorith

3、msandsensormeasurementandcontrolwithhighprecisionsolartrackingcontroller.Softwarealgorithmstoruninaccordancewiththelawsofcelestialbodiestocalculatethesun'selevationangleandazimuthcontroltherangeofthepitchandhorizontalangleofthesolartracker.Sensormeasurementandcontrolisasophist

4、icatedfour-quadrantsensordetectioncircuittoachieveinthesoftwarealgorithmdiscussedabove,accuratetrackingofthesunthestrongestsignal,andgreaterutilizationofsolarenergy.Keywords:Solartracker;Four-quadrantsensor;Altitude;Azimuth;Algorithm中图分类号：TP273.5文献标识码：B文章编号：1001-9227(2010)03-0

5、023-030引言2太阳能跟踪控制器概述太阳能跟踪控制器是能够保持太阳能电池板随时正高精度太阳能跟踪控制器采用软件算法控制和传感对太阳，使太阳能电池板能垂直照射的机械动力装置，能器检测精确控制综合来实现。软件算法控制根据天体运行够显著提高太阳能光伏器件的发电利用率。由于地球的公规律，实时计算出太阳的位置，使跟踪器定位到一定的范转和自转，每一个固定地点在一年四季每天每时每刻，太围。传感器检测控制在该范围内搜索检测太阳光的最强阳的照射角度都有不同，要提高太阳能的利用率，必须保点，提高太阳能的利用率。软件算法控制可以提高系统的证太阳能电池板能够根据太阳位

6、置的不同而转动。目前，抗干扰能力。由于外界自然环境复杂多变，天空中飞起的通用的太阳能跟踪控制器是根据经度和纬度的不同，按照树叶或生活垃圾，以及云层的运动都会对传感器检测造成天体运行的规律来计算每时刻太阳所在高度角和方向角。干扰，使跟踪器产生很大的跟踪误差。所以采用这种高精天体运行的计算需要运用到大量的浮点、三角、反三角等度太阳能跟踪控制器可以提高跟踪的精度和抗干扰能[2]复杂的运算，要保证计算的精度，普通的单片机需要耗费力。大量的时间，不能实时的计算。另外，由于蒙气差（大气太阳能跟踪控制系统框图如图1所示。软件算法控制折射）的存在，蒙气差随着大气密

7、度、温度和压力等条件主要通过读取当前时间，由DSP根据相关的算法计算出太的变化而变化，不可能很精确的实现太阳跟踪。现在市场阳能电池板要旋转的水平角和俯仰角。传感器检测控制由上也有采用硬件检测电路来实现的太阳能跟踪器，其采用四象限传感器、信号放大电路、绝对值电路、比较电路等光电池作为传感器，来实现太阳跟踪。这种跟踪器的精度组成。要靠高精度的传感器，精密的实验电路来保证；并且抗干[1]扰性差，容易跟错目标。由于现有的太阳能跟踪控制器存在这些缺点，本文设计了一种新型的高精度太阳能跟踪控制器。该控制器由软件算法、传感器检测控制来综合实现，可以精确的跟踪太阳

8、，提高太阳光能的利用率；具有很高的抗干扰性，并且可以节约跟踪器的成本。收稿日期:2009-12-15作者简介:关继文(19