西南交通大学信息科学与技术学院■张知原 张辉波 赵桥 李志强 任奕霖

0 引言

在能源问题日益严峻的今天，太阳能因其清洁、可再生的优点，得到了世界各国的普遍重视[1]。利用光伏组件进行发电在某些区域已成为电力供应的主要来源之一[2]。目前，大部分光伏发电系统都是采用光伏组件固定不动的安装方式，导致其光电转换效率不高，对太阳能的利用不够充分。基于此，本文设计了一款加载有50 W光伏组件的双轴自动跟踪装置，该装置的机械部分采用齿轮传动及蜗轮蜗杆传动，控制部分则是采用STC-89C52单片机实现相关功能；通过安装12V/8A蓄电池，可实现在晴朗天气下对蓄电池充电的功能；并将具有自动跟踪功能的光伏组件与传统的固定式光伏组件的电性能进行了对比。

1 双轴自动跟踪装置的硬件设计

自动跟踪太阳的方式主要有2种：1)根据太阳的运行规律，通过所在地的位置和时间计算太阳的高度角和方位角，进而调整角度；2)根据光电传感器采集到的信号完成角度的调整[3]。这两种方式的结合可更加可靠地实现各种天气下的太阳的跟踪。基于实际情况，本文采用第2种方式。

1.1 机械部分的设计方案

本文采用的双轴转动装置的结构图如图1所示。该装置的构造为：步进电机1固定在底座上，其输出轴连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合；大齿轮连接着主轴，主轴安装在底座上(主轴相对于底座可以转动)，主轴前端与支撑装置相固定；步进电机2安装在支撑装置上，其输出轴连接蜗杆，与蜗轮啮合；……