基于PSD的太阳方位对准系统研究-论文.pdf

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用基于PSD的太阳方位对准系统研究马帅旗MAShuaiqi陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723003SchoolofElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong，Shaanxi723003，ChinaMAShuaiqi．ResearchonsolarazimuthalignmentsystembasedonPSD．ComputerEngineeringandApplications，2014，50(15)：2

2、15—219．Abstract：AstotheiSSHeoflOWaccuracyandvulnerabilityincurrentsolarazimuthmeasurementsystem．asolarazimuthalignmentsystemisproposed．AccordingtotheGPSdataframe，theinitialazimuthiscalculatedbyusingsuntrajectoryalgorithm，andthesunspotisformedontwo—dimensionaltetra—lateralPSDbysolarrayob

3、liqueincidence．ThedeviationsbetweensunspotcenterandgeometricalcenterofPSDarecalculated，andaccuratesolarazimuthiSestimatedbyfusionalgorithm，andinstallationtilterroriscompensated．Theexperimentalresultsshowthatthesolarazimuthalignmentsystemcanlocatesolarazimuthforall—weathertracking，andthe

4、designmethodisreasonableandpracticable．Keywords：azimuthalignment；tetra-lateralPositionSensitiveDetector(PSD)；suntrajectory；sunspottracking摘要：针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题，设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息，利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位；另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形成光斑，计算光斑中心与PSD器件几何中心之间偏差，结合二者信息对太阳

5、方位进行准确定位，对安装倾斜误差进行补偿。实验结果表明，该太阳方位对准系统能够实现全天候、大范围内准确定位，设计方法合理、可行。关键词：方位对准；四边形位置敏感探测器(PSD)；视日运动轨迹法；光斑跟踪文献标志码：A中图分类号：TH753doi：10．3778／j．issn．1002。8331．1401．0184l引言结合现有太阳方位跟踪方式的优势和不足之处，设太阳能是新能源中最为丰富、直接的清洁能源，然计一种小体积、高精度的太阳方位对准系统，即首先利而太阳光线强度随季节和时间变化，使得太阳能利用率用GPS数据计算太阳方位，驱动平台进行初步粗对准，不高。因而，如何准确

6、获得太阳方位，提高太阳光接收GPS信号不受阴天、雨天和昼夜变换的影响，提高系统效率成为迫切需要解决的问题之一。目前研究太阳定适应范围；然后利用四边形PSD实现太阳光线与PSD位的方法主要有视日运动轨迹计算法、光电跟踪和光斑精确对准；同时，视日运动轨迹粗跟踪与四象限差动式跟踪方法等”。。文献[4】采用GPS模块接收经度、纬度PSD精确对准的有效融合，避免了PSD只能在一定范围和时间等信息，运用视日运动轨迹计算太阳方位，实现内实现对准的不足，提高了太阳方位对准系统的适应范全天候跟踪太阳方位，但容易产生误差；针对这一问题，围和对准精度。文献[5．8】采用多点光电跟踪太阳方式

7、，该定位方式结构简单，但测量精度较低、且容易受到天气的影响；为了准2太阳方位对准系统设计确获取太阳方位信息，文献『9．10]设计了一种四象限差2．1系统设计方案动式模拟太阳传感器，能够输出横、纵向模拟电压差，进太阳方位对准系统总体结构如图1所示，该太阳方而获取太阳方位，具有测量精度高，但早、晚太阳光强较位对准系统主要由方位对准传感器、信号调理电路、GPS弱，信号分辨率低，且测量范围小，从而降低了传感器的模块、三轴陀螺仪、处理器和RS458接口电路等组成。性能和应用范围。在阴雨天或夜晚时，仅利用GPS获取日期和时间，采用基金项目：国家科技计划资助项目(