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内蒙古工业大学

硕士学位论文

光伏发电自动跟踪系统

姓名：张嘉英

申请学位级别：硕士

专业：检测技术与自动化装置

指导教师：陈爱国

20060601
摘要

以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展
的需要，加速开发利用太阳能等可再生能源已成为人们的共识。利用洁净的太阳光能，
以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有着十分广阔的应用前景。
本课题主要论述了单轴太阳能自动跟踪系统的设计方法。对自动跟踪控制系统的
组成及其功能进行了详细的分析与研究，采用单片机C8051F310作为控制芯片，设
计了整套自动跟踪装置。所设计出的系统具有体积小、功耗低、成本低、抗干扰能力
强等特点。
单轴太阳能自动跟踪系统通过单片机控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角可手
动进行调整,使太阳能电池保持较大的发电功率。
通过对单轴自动跟踪系统与双轴自动跟踪系统发电效率的比较,理论证明它的可
行性。本设计取消了用于检测太阳能电池板法线与太阳光线间夹角的传感器，而直接
利用太阳能电池板发电量作为角度调节依据实现控制。
我国牧区大量使用的是无跟踪的光伏系统，太阳能发电效率较低。本文所述的单
轴跟踪系统，结构简单，性价比高，特别适宜在这些地区使用。

关键词：光伏系统；太阳角自动跟踪；单轴跟踪系统

I
Abstract

Withtheresourcesbeingusedcontinuously,theenergystructurebasedon
conventionalenergyresourceswillnotmoreandmoreadapttorequirementofsustainable
development.Soacceleratingtheexploitationandutilizationofrenewableresourcesthat
solarenergyisprincipleparthasbeenourcommonideas.Usingthecleansolarlight
energy,thetechnologyofphotovoltaicgeneratingelectricityisverypromising.Thethesis
presentsanewoptimaldesignmethod.
Thisthesismainlydescribesamethodofsingleaxissolarenergyautomatictracing
system.Everypartofthisautomaticsystemanditsfunctionareanalyzedindetail.Asetof
automatictracingdeviceisdesignedwithMicrocontrollerC8051F310.Thissystemhas
fourcharacteristics,suchassmallercubage,lowerpower,lowercost,morerobustdespite
stronginterfere.Moreover,someprogramsaredesignedtodebugthedesignedsystem,
totestitsreliabilityandtheresultsoftestaregiven.
Singleaxissolarenergyautomatictracingsystemfollowstheorientationanglewith
Microcontrollersystem.Heightanglecanbeadjustedbyhand,itmakesthesolarcellkeep
thehigherelectricitypower.
Thesingleaxissolarenergyautomatictracingsystemiscomparedwiththedouble
axissolarenergyautomatictracingsystem,wetestifyitsfeasibilityintheory.Doubleaxis
solarenergyautomatictracingsystemconsistsofsolartransducer,thisdevicegetsridof
transducer,itusespowerofsolarcellasangleregulationbasistorealizecontrolling.
Inapasturingareaofourcountry,theyusephotovoltaicsystemwithouttracingdevice,
so