张新亮

（南通纺织职业技术学院，江苏 南通 226007）

0 引言

能源是人类生存发展的物质基础，当前，随着全球经济的快速发展，包括我国在内的各国对能源的需求与日俱增。太阳能作为一种可再生的新能源，受到世界各国的关注。如何提高光伏组件的能量转换效率一直是太阳能利用的焦点，实现对太阳运动轨迹的自动跟踪是提高光伏组件转换效率的有效方法。据相关研究指出，光伏发电阵列进行太阳运行轨迹跟踪时，可以比固定式阵列提高33%的效率［1］，且太阳自动跟踪越精确，其发电效率越高。基于以上目的，本文提出了一种基于双轴的太阳能自动跟踪装置。

1 硬件结构组成

图1为太阳能自动跟踪装置的结构框图，该装置为基于Msp430F149单片机的双轴跟踪装置。系统可以在方位角、高度角两个自由度上跟踪太阳运行轨迹。本装置由四象限探测器、时钟电路、信号处理及控制电路、方位角及高度角调整模块组成。

图1 太阳能自动跟踪装置的结构框图

1.1 四象限探测器的结构及工作原理

当四象限探测器接收阳光时，将会在光敏探测器上产生光斑，当光斑的中心与四象限探测器的中心不重合时，则说明太阳的位置发生了偏移。图2为光斑与四象限探测器中心位置关系，图2（a）为两个中心相重合，即信号采集传感器与阳光照射方向相垂直；图2（b）为两中心不重合，用Δx表示光斑与四象限探测器中心位置在x轴上的偏差量，Δy表示在y轴上的偏差量。

1.2 电流信号处理电路

四象限探测器输出的信号类型是微弱电流信号，A/D转换芯片只能够对电压信号进行处理，因此需要信号处理电路将电流信号转换成A/D采集模块识别的电压信号。……