基于DSP的双轴太阳自动跟踪控制系统研究

admin · 发表于 2023-10-10 23:19:52

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太阳能是一种取之不尽用之不竭的新能源，光伏发电是太阳能利用的主要途径之一，但目前光伏发电效率低、成本高，依然是制约其发展的关键因素。太阳跟踪控制系统作为光伏发电的重要组成部分，可以配合聚光电池提高能量接收效率，减小单位发电量的成本，促进光伏发电的进一步发展和普及，加快新能源的开发利用，对我国能源结构的转型有较大意义。论文主要针对如何实现满足聚光光伏发电需求的太阳跟踪控制系统进行研究。研究了太阳视位置计算算法。对国内外现有太阳跟踪方式进行了研究对比，确定了以太阳视位置计算为主的跟踪方式。依据太阳和地球的运行规律，建立了空间坐标系求解出了太阳视位置的表达式，并对相关参数进行了订正求解，设计并编写了高精度太阳视位置计算算法程序，对计算结果进行了测试，精度完全满足系统的跟踪需求。设计了系统的硬件与软件。依据所选的跟踪方式和太阳视位置计算的原理，提出了基于DSP的双轴太阳自动跟踪控制系统的总体方案，并利用理论和实际相结合的方法设计了一种小阻力双轴式太阳跟踪控制系统机械结构，搭建了DSP核心控制硬件、步进电机驱动硬件、跟踪定位仪、角度偏差检测仪及防护电路等系统硬件平台。然后结合系统的应用需求设计了系统的软件，编写了跟踪控制、人机交互以及角度偏差检测等模块相应软件程序，实现了一套功能齐全、性能稳定可靠、且方便操作的太阳跟踪控制系统。进行了系统测试与软硬件联调。对系统的各部分运行情况进行了测试和误差分析，在联合调试过程中对系统进行不断优化改进，实现了精确跟踪，达到了预期的跟踪控制目标，可以满足长期稳定精确跟踪太阳的需求。最后论文从系统的功耗、成本、发电量和经济效益等几个方面进行了分析计算，对系统的预估应用效果进行了研究，表明了系统的现实意义。实践证明依据本文研究设计出的太阳跟踪控制系统可以很好地满足聚光光伏发电的需求，对光伏发电特别是聚光光伏发电系统发电效率的提高具有较高的参考价值。

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