视日轨迹太阳跟踪装置控制系统设计-论文.pdf

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1、福建农林大学学报(自然科学版)第43卷第2期JournalofFujianA~eultureandForestryUniversity(NaturalScienceEdition)2014年3月视日轨迹太阳跟踪装置控制系统设计陈仕国，陈学永，林福财，赖定彪(福建农林大学机电工程学院，福建福州350002)摘要：根据天文学上的天球模型，选择地平坐标系法的高度角和方位角来描述太阳位置，并将高度角和方位角的算法程序化，以此作为双轴太阳能跟踪装置的核心算法．采用STC89C52作为控制芯片，利用高精度时钟芯片DS12C887提供

2、时间信息，同时引入风速传感器和压力传感器，使得控制系统能在恶劣条件下可实现自保护和除雪自清洁的功能．最后通过立杆投影法验证太阳能跟踪装置的跟踪效果．关键词：太阳能跟踪；天文算法；高度角；方位角中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1671-5470(2014)02-0215-05DesignofsolartrackingcontrolsystemCHENShi-guo，CHENXue—yong，LINFu-cai，LAIDing—biao(CollegeofMechanicalandElectronicEngnee

3、fing，FujianAgricultureandForestryUniversity，Fuzhou，Fujian350002，China)Abstract：ElevationangkandazimuthangleinastronomyWasusedtodescribedthesunposition，andtheelevationangleandazi-muthwereprogrammed，whichWastheCOrealgorithminbiaxialsolartrackingsystem．TheICSTC89C52

4、Wasusedasthecontrolchip，andtherealtimeWasprovidedbythehigll-precisiontime／CcalledDS12C887．Meanwhilewindspeed8@ll~orWasappliedtDrealizethefunctionofself-protection．FinallythetrackingperformanceWasverifiedbypoleprojectionmethod．Keywords：solartracking；astronomicalal

5、gorithm；elevationangle；azimuthangle太阳能作为一种绿色能源已广泛应用于人们的日常生活，但太阳能存在低密度、间歇性和空间分布时变性的特点，如何有效地利用太阳能以及提高太阳能的利用效率，一直是人们追求的目标⋯．太阳能跟踪装置是解决这些问题的措施之一．文献[2]表明太阳的双轴跟踪与非跟踪的能量接收率相差41．34％，故精确地跟踪太阳可使接收器的热接收效率大幅度提高．太阳跟踪装置的结构存在单轴式、双轴式和三轴式3种，单轴精度低；三轴结构复杂、性价比低；双轴可满足太阳在任何方位的跟踪，结构紧凑．双

6、轴式太阳能跟踪装置存在方位轴和高度轴2条转轴．方位轴垂直于地平面，跟踪太阳的方位角；高度轴与方位轴垂直，跟踪太阳的高度角．通过高度角和方位角的跟踪实时定位太阳在空中的位置．太阳跟踪装置可分为主动式、被动式和混合式．主动式控制方法是根据天文历法，即以时间为基准计算出当前太阳位置，该控制方法不受天气干扰。被动式控制方法以光照传感器判断当前太阳位置，受制于天气情况，系统难以稳定运行．混合式控制方法是结合上述二者特点，在主动式控制的基础上，利用传感器进行微调校正，但也存在因云层等遮挡而误判方位的问题，控制算法繁琐复杂，稳定性下降

7、．本文开发一种双轴式太阳跟踪装置，该装置具备太阳跟踪功能、大风和下雪工况的调节功能．本研究以单片机为主控芯片，利用高精度时钟芯片DS12C887提供时间信息，通过辅助风速和面板压力检测，使得系统能在各种极端天气下具备最大程度的自保护和自清洁能力，为太阳能的高效利用提供依据．1视日轨迹跟踪算法模型天文学上利用天球(图1)描述太阳在空中的位置，并用地平坐标系确定其具体坐标．地平坐标系以地平圈为基准，用高度角(0。<<90。)和方位角A(一180。

8、，方位角A为太阳直射光线在地平面上的投影线与正南方收稿日期：2013—05一cr7修回日期：2013—07—22作者筒介：陈仕国(1985一)，男，助理实验师．研究方向：机械设计及其自动化．Email：chenshiguol00@163．tom·218·福建农林大学学报(自然科学版)第43卷开始轨迹自动工跟踪开始初始