基于單片機(jī)的雙軸光伏尋日系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．2 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
在本尋日系統(tǒng)中，驅(qū)動俯仰機(jī)構(gòu)和水平機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的電機(jī)為24 V直流永磁電動機(jī)，太陽能電池板水平方向和俯仰角的調(diào)整，需要驅(qū)動電機(jī)能夠具有2個相反的運(yùn)動方向，在本系統(tǒng)電路中，通過繼電器改變電流的方向，從而使電機(jī)能夠反向轉(zhuǎn)動，為了控制好電池板的調(diào)整速度，機(jī)構(gòu)中加上了減速裝置，其電氣圖如圖5和圖6所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/170500.htm
3 控制策略及程序設(shè)計(jì)
3．1 太陽運(yùn)行軌跡的計(jì)算
要實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤，需要知道某一時刻某一位置，太陽的高度角αs和方位角γs。太陽運(yùn)行軌跡即太陽相對于地球的位置，可用兩種坐標(biāo)系來描述：赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系。
赤道坐標(biāo)系是指太陽相對地球的位置是相對赤道平面而言，用赤緯角δ和時角ω來表示，赤緯角可用Cooper方程近似計(jì)算，即：
式中，n為一年中的日期序號，如元旦為n=1，12月31日為n=365。時角ω的數(shù)值等于離正午的時間(小時)乘以15°，上午為負(fù)，下午為正。
太陽高度角αs、天頂角θz和緯度φ、赤緯角δ、時角ω的關(guān)系為：
3．2 控制系統(tǒng)流程圖
控制系統(tǒng)的總體流程圖如圖7所示。系統(tǒng)啟動后，需要使用按鍵手動輸入?yún)?shù)，包括當(dāng)?shù)亟?jīng)度、緯度及時間(采用24小時制)。若室外風(fēng)力在5級以下，則將光伏板進(jìn)行尋日跟蹤，否則將驅(qū)動水平電機(jī)，將光伏板設(shè)置成水平方向，防止因風(fēng)力過大而損壞光伏板。在尋日過程中，若室外天氣晴朗，則采用光控方式，利用雙軸跟蹤傳感器對光照最強(qiáng)的位置進(jìn)行跟蹤，若室外為陰天，則通過經(jīng)緯度及時間計(jì)算太陽的高度角及方位角，通過時控方式對太陽進(jìn)行跟蹤，若光照強(qiáng)度過低，則將光伏板水平放置。
4 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果
本系統(tǒng)主要為提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量而設(shè)計(jì)，在測試時，選用了兩塊參數(shù)相同的光伏板，一塊光伏板采用最佳傾斜角度進(jìn)行固定安裝，另一塊光伏板安裝本雙軸光伏尋日系統(tǒng)，其對比數(shù)據(jù)如圖8所示。
5 結(jié)束語
基于單片機(jī)的雙軸光伏尋日系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，能夠根據(jù)天氣狀況自動選擇尋日跟蹤方式，性能穩(wěn)定，跟蹤經(jīng)度高，安裝方便，價格低廉，能夠有效的提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，可適用于光伏交通警示燈、小型光伏電站等光伏發(fā)電系統(tǒng)中。
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