自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究.pdf

杭州电子科技大学
硕士学位论文
自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究
姓名:徐静
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:吴开华
20091201
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
本文研究了基于太阳自动跟踪的独立光伏发电系统。太阳能光伏发电作为太阳能利用的
重要方式,发展前景非常广阔。目前,光伏发电系统多采用固定安装的形式,这种发电系统
具有发电效率低、成本高、不宜推广等缺点。在光伏发电系统中使用太阳自动跟踪,能有效
地提高太阳能的利用率。因此,本文的研究对提高光伏发电效率、促进光伏发电的推广应用
具有重要的意义。
本文首先提出了一种将光电跟踪方式和太阳运动轨迹跟踪方式相结合的全天候太阳自动
跟踪方法。分析并确定了晴天、多云和阴雨三种天气条件下,应分别采取的跟踪模式;给出
了光电跟踪方式的具体设计思路和实现方法;分析并确定了太阳运动轨迹的计算方法,验证
了该方法的可行性。
根据提出的跟踪方法,设计了一套自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统。该系统为小型
光伏发电系统,在太阳自动跟踪的基础上,全天候、高效率地独立运行,将尽可能多的太阳
能转换为电能,提供给用电负载使用。整个系统分为太阳自动跟踪系统和光伏电源系统两个
子系统,其中光伏电源子系统是以森林防火这一具体应用领域为例进行分析和设计的。分别
进行了两个子系统的硬件设计和软件设计。硬件设计包括太阳方位检测、光强检测、计算机
控制、数据采集、外部时钟、光伏电源等模块;而软件部分设计了太阳自动跟踪系统的软件
体系,实现了各个硬件模块的功能、光电检测数据的处理以及跟踪机构的驱动控制。
最后,设计了自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统相关环节的实验。设计了太阳自动跟
踪系统实验,分别验证了太阳运动轨迹跟踪和光电检测跟踪的稳定性和准确性;设计实现了
光伏电源系统的充放电实验,验证了电源系统设计的合理性和独立工作的稳定性;完成了整
个发电系统的联调实验,验证了系统硬件和软件设计的合理性,系统能够独立、稳定地运行。
本课题设计的自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统,实现了对太阳的自动跟踪,使太阳
能电池板基本对准太阳垂直入射的方向,并实现了连续稳定的电能输出,保证用电负载的正
常工作。

关键词:太阳能,光伏发电,光电跟踪,太阳运动轨迹跟踪
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
An stand-alone PV(photovoltaic) generation system based on automatic solar tracking was
researched. As an important way of utilizing solar energy, PV power generation has a broad
prospect. Now many PV power generation systems use fixed-mounted solar panels. These systems
have the disadvantages of low efficiency of electricity generation, high costs and difficult to
promote. By using solar automatic tracking, PV power generation systems can effectively improve
the utilization of solar energy. So the study of this paper has an important significance to improve
the efficiency of PV power generation and promote its application.
Firstly, an all-weather automatic solar tracking bining the photoelectric detection
and the solar trajectory tracking modes was proposed. Different tracking models taken in sunny,
cloudy and rainy days were analyzed and identified. Specific design ideas and methods of
photoelectric tracking was proposed.