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太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现

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文摘

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 太阳能发电自动跟踪控制系统研究与发展现状

1.2.1 国外研究与发展现状

1.2.2 国内研究与发展现状

1.3 课题主要研究内容和技术路线

1.4 论文主要内容及编排

第二章 太阳能跟踪控制系统总体方案研究

2.1 引言

2.2 太阳能跟踪控制常见方案分析

2.3 太阳能跟踪控制系统设计原则及总体方案

2.4 本章小结

第三章 太阳相对用户位置数学模型建立

3.1 引言

3.2 天文中相关坐标系分析

3.2.1 天球坐标系(CCS)

3.2.2 地平坐标系(HCS)

3.2.3 赤道坐标系(ECS)

3.2.4 时角坐标系(HACS)

3.2.5 真太阳(RST)与平太阳时(MST)

3.2.6 球面三角形的相关概念

3.3 太阳位置计算原理研究

3.3.1 太阳高度角h的计算

3.3.2 太阳方位角A的计算

3.4 太阳位置算法设计

3.5 本章小结

第四章 光强传感器研究与实现

4.1 引言

4.2 太阳光强基本概念

4.3 基于能量控制方案概述

4.4 基于光敏电阻、光敏二极管、硅光电池的光强传感器硬件设计

4.4.1 基于光敏电阻的光强传感器前置电路研究

4.4.2 基于光敏二极管的光强传感器前置电路研究

4.4.3 基于硅光电池的光强传感器前置电路研究

4.4.4 光强数据放大模块设计

4.4.5 光强数据滤波模块设计

4.4.6 光强数据采集模块设计

4.5 基于光敏电阻、光敏二极管、硅光电池的光强传感器软件设计.

4.5.1 光强数据采集程序设计

4.5.2 光强数据处理程序设计

4.6 基于光敏三极管的光强传感器硬件设计

4.6.1 基于光敏三极管的光强传感器前置电路研究

4.6.2 光强信号锁存模块以及多路选择模块设计

4.7 基于光敏三极管的光强传感器软件设计

4.7.1 光斑位置检测及修正程序设计

4.7.2 光斑位置处理程序设计

4.8 基于各种光敏元件的光强传感器性能比较

4.9 本章小结

第五章 风力风向检测传感器设计与实现

5.1 引言

5.2 风力传感器的硬件设计

5.2.1 风力传感器采风结构特性分析

5.2.2 风力传感器数据采集电路设计

5.3 风力传感器的软件设计

5.4 风向传感器的硬件设计

5.4.1 风向传感器采风结构特性分析

5.4.2 风向传感器数据采集电路设计

5.5 风向传感器的软件设计

5.5.1 风向传感器的数据采集程序设计

5.5.2 风向传感器的数据处理程序设计

5.6 风力、风向检测传感器与主控计算机间通讯协议设计

5.7 系统自动规避设计

5.8 系统可靠性设计

5.8.1 外部硬件抗干扰设计

5.8.2 内部硬件抗干扰设计

5.9 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文主要工作

6.2 在后续研究工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

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摘要

随着经济的发展、人口的增加,对能源的需求也不断增加,进而导致传统不可再生资源的大量消耗,使得人们对可再生资源越来越重视。其中对于太阳能的利用已经有一段时间,常见的太阳能发电控制系统采用电池板固定式方案,导致太阳能利用率不高。本文从实际应用角度出发设计出了一种跟随太阳运动的太阳能发电自动跟踪控制系统,从而有效地提高了太阳能利用效率。
   论文首先论述了太阳能发电自动跟踪控制系统设计原则以及整体方案,进而提出了相应的控制方案,并对太阳相对用户位置进行了数学建模,设计了基于位置的跟踪算法;其次针对太阳相对用户位置数学模型存在一定的误差性,本文提出了基于能量的跟踪控制方案,并对这种控制方式进行了重点研究,设计实现了基于光敏电阻、光敏二极管、硅光电池以及光敏三极管的光强传感器,并对基于不同光敏元件的光强传感器的性能进行了比较。最后对基于风力、风向保护系统进行了研究,设计出了风力、风向检测传感器,以此实现对风力、风向的无间断检测,有效的保护了太阳能电池板。
   系统运行结果表明,本文基于太阳能发电自动跟踪控制技术是可行的,设计完成的系统具有较好的效果,达到预期了目标。

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