张国梁，李 虹，刘立群，张巧娟(太原科技大大学电子信息工程学院，太原 030024)

太阳能是一种清洁的可再生能源，并且经过转换可以大规模应用于工业生产和生活，所以，太阳能利用的关键在于太阳能转换技术。提高太阳能的转换率可以从两个方面进行改进：一方面是提高太阳能电池的能量转换率，另一方面是提高太阳能的接收效率。太阳能跟踪装置在实时跟踪太阳的情况下，可有效提高太阳能的接收效率，且相比于前者更容易实现[1-4]。理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差[5]，高精度的跟踪太阳可以有效提高太阳能利用率。

本文在前人研究的基础上，充分考虑阴云遮蔽等复杂天气情况的影响。采用两步跟踪方案，即装置先进行视日运行轨迹跟踪，后用光电跟踪方式进行角度微调，并且充分考虑产能与耗能的关系，对不同时间段的跟踪次数和跟踪间隔进行优化，从而达到预测跟踪的目的。

1 太阳位置的确定方法

视日运动轨迹跟踪即根据太阳的运行规律实现实时跟踪，确定太阳的位置是实现跟踪的关键因素之一。相对于地平面而言，太阳的位置通常用高度角和方位角两个坐标决定[6]，如图1所示。

图1 地平坐标系

图中θz是天顶角，αs是太阳高度角，γs是太阳方位角。太阳高度角、赤纬角和时角的关系为式(1)，由此可以计算出高度角。

sinαs=cosθz=sinφsinδ+cosφcosδcosω

(1)

式中，φ是双轴系统所在地区的纬度，δ是赤纬角，ω是时角。

通常太阳赤纬角的近似计算公式为(2)，时角的计算公式为(3).而太阳方位角、时角、赤纬角和高度角的关系为公式(6)所示，其中n为一年中日期序号。……