韩 玥,白 迪,刘 磊

（1.沈阳工程学院电力学院，110136；2.抚顺恒大电力工程有限公司，113000）



双模式太阳能自动跟踪系统的研究

韩 玥1,白 迪1,刘 磊2

（1.沈阳工程学院电力学院，110136；2.抚顺恒大电力工程有限公司，113000）

摘要：为了提高太阳能的光电转换率，该课题构建了一套以单片机为核心控制器的太阳能自动跟踪系统。该系统根据天气条件，相应的选择光电跟踪或太阳运动轨迹跟踪方式对太阳实现跟踪。系统的设计对提高太阳能的利用效率具有一定的理论和实际意义。

关键词：天气判断;光电跟踪;太阳运动轨迹跟踪

0　引言

世界上所有的可再生能源中，太阳能资源最为丰富，几乎是最清洁绿色的能源。但由于受到天气条件和光照强度等问题的限制，使其利用率较低。该课题改变常规太阳能电池板固定的模式，使其跟随太阳的轨迹而转动，从而使电池板上的光照保持最大强度，这对改变太阳能的利用效率具有重要意义。

1　系统总体设计方案

当前对太阳能的研究中，为使光照强度最大，照射时间最长，较成熟的方法有：一是光电跟踪方式，二是太阳运动轨迹追踪，这两种模式各有优缺点。

本系统充分利用两种方式的优点，通过对天气条件的预先判断，合理的选择相应的方式控制电池板的转动。系统启动后，首先测试光照强度，若无光照，系统停止工作；若是晴天，则启动光电跟踪程序，利用光敏二极管采集光照；若是阴天，系统则改变跟踪方式，采用太阳运动轨迹跟踪方法，决定电池板的转动角度。

1.1光电追踪方式模型

利用该跟踪方式检测光照强度的核心是光敏传感器，其中一个光敏半导体检测光强来判断是白天或黑天，再由另一光敏二极管来判断是阴天还是晴天，若是晴天，则通过光线照射到四象限硅光电池坐标轴上的点，产生信号输送给系统的控制器，计算出与前一时刻光线角度的偏差，得到电池板应转动的角度。

1.2太阳运动轨迹追踪方式模型

图1　硬件系统框图

若是阴天，系统相应的转入第二种跟踪方式，控制器调用系统内部实时时间和经纬度等数据，再带入天文公式中计算出任一时刻太阳在水平方向和垂直方向的角度，控制电机根据计算的结果控制电池板的偏转。

该方法主要是通过两个物理量衡量太阳的实时位置，高度角θh和方位角θp。利用文学公式计算：

2系统硬件设计

整个系统的核心控制器选用了C51系列的单片机，系统由光敏传感器输入信号，利用运放电路输入控制器中，控制器产生脉冲带动电机的转动，另包含时钟模块和显示器、电池板等几部分。

硬件设计方案如图1所示。

3　结束语

在世界上的可利用的能源不断减少、环境污染愈加严重的今天，太阳能必将拥有更大的开发和利用的空间。本文针对太阳能电池板运动方式的设计，稳定可靠，对提高太阳能的利用率提供了重要的理论依据。

参考文献

[1] 詹华,姚士洪.对我国能源现状及未来发展的几点思考. 能源工程.2003(3): 1-4.

[2] Henrik Lund. Renewable energy strategies for sustainable development. Energy, 2007, 32(6):912-919.

[3] 胡赛纯,汤青云.太阳能利用现状与趋势.湖南城建高等科学校学报,2003,12(1):47-49.

[4] 朱向东.可再生能源—我国超常现跨越式发展的历史机遇（上）.2007(4): 63-66.

[5] Yacov Tsur, Amos Zemei. Long-term perspective on the development of solar energy Solar energy.2000,68: 379-392.

The Research of the dual-mode automatic solar tracking system

Han Yue1,Bai Di1,Liu Lei2
(1.College of electric power, Shenyang Institute of Engineering,110136；2.Fushun Hengda Electric Power Engineering Co.,Ltd.113000)

Abstract：In order to improve the utilization efficiency of solar energy,the paper established a solar eclipse system of the microcontroller as the core controlle. The system judge the weather conditions,and then adopt the appropriate tracking mode, so s to realize the automatic tracking of the sun.The design of the system has a certain theoretical and practical significance to improve the utilization efficiency of solar energy.

Keywords：Weather judgement;Photoelectrid tracking;Sun trajectory tracking