三伸缩杆驱动的光伏板视日追踪系统设计与研究

视日追踪系统能够显著地提高光伏板接收太阳能的效率。相较于串联式,并联式视日追踪系统以其追踪精度高、功耗小和耗材少等优点在太阳能追踪中具有很大的应用潜力,但相关研究尚属起步阶段且并不能满足实际需求。基于3-RPS并联机构,提出了一种新型三伸缩杆驱动的光伏板视日追踪系统。其中,三根伸缩杆结构相同,且呈正三角形布置;每根伸缩杆的上端通过复合铰链与光伏板相连,下端通过转动铰链与基座相连;通过改变三根伸缩杆的长短驱动光伏板运动,实现对太阳的实时追踪。首先,结合太阳运动规律和3-RPS的机构性质,根据空间几何学,建立了追日过程中的相关数学模型。在此基础上,针对特定的追踪地点、日期和机构尺寸,对系统分别在夏至日和冬至日当天进行了仿真分析。进而,针对每条支链所需伸缩杆节数过多的问题,提出了动平台质心高度可动的控制策略。对于目前商业化球铰转动范围不足的问题,采用虎克铰链加转动铰链组成的复合铰链代替球铰的结构方案,同时,得到了复合铰链绕其各转动轴线的转动角度。然后,由于追日过程是一个缓慢的过程,通过建立系统的瞬时静力学模型,仿真得到了系统所需的驱动力和驱动功率,最大驱动力为164.65 N,总的最大驱动功率为2.94×10–3 W。最后,实施了系统的追日实验,验证了理论和仿真分析的正确性,同时得到了系统的追踪精度在±0.4°以内。

基于光电传感器的追踪系统控制策略改进

该文提出了一种基于光电传感器的追踪系统控制策略改进方法。以视日追踪系统为例,使用新的三象限位置传感器替代原有四象限传感器测向,降低了系统成本及控制难度。利用差分效果将需采集的模拟量减少到两个,分别对应水平和俯仰两个维度的控制,相比原有的控制策略,控制逻辑更为简单,实时性和可靠性也可以保证。测试表明,该系统能实现在全空域范围内的点光源跟踪,可替代现有四象限视日追踪系统。通过更换末端传感器,此改进的控制策略还可用于空间中电磁波源的追踪,无论在军事领域还是民用领域均有极大的应用价值。

太阳电池板智能追踪在移动基站中的应用

为提高野外移动基站太阳电池板的转化效率,采用视日运动轨迹和光敏电阻阵列追踪方式设计了太阳电池板智能追踪系统,系统主要由集中监控中心、太阳电池板控制器和传输网络组成。太阳电池板控制器采用DSP处理器TMS320F2812作为运算和控制核心,通过GPS模块获取当地的纬度和时钟信息,协调完成太阳光线角度的运算,来控制水平和垂直方向的步进电机调整太阳电池板的角度,再经过光敏电阻阵列进行微调,使太阳光与太阳电池板保持垂直。太阳电池板的输出电流、电量和角度状态等信息会通过建立的TCP/IP网络连接传输到监控中心主机上。经6个小时日照实验表明,该系统比太阳能固定电池板能量转化效率提高了10.84%,为野外的移动基站供电提供了可靠保障。

太阳能主动追踪装置研究

太阳能作为已知的最原始的清洁能源,具有非常广阔的利用前景。为有效地提高太阳能有效利用率,本设计采用双轴主动追踪方式,研究如何使太阳能装置在不同纬度地区、不同季节、同一个照射日内不同时间内连续垂直对准太阳光照。该主动追踪装置克服了被动追踪系统产生的追踪滞后问题。双轴由计算机联合单片机控制,步进电机驱动旋转,具有断电记忆功能,恢复供电后具有快速补偿能力。

一种基于耦合追踪策略的太阳追踪系统设计

基于耦合的太阳追踪策略文章开发了一套单片机控制下的双轴太阳追踪系统。追踪过程中首先采用视日轨迹追踪法对太阳位置进行初步跟踪,此后依靠自主设计的光敏传感器对追踪过程进行精确调整;执行机构通过涡轮蜗杆传动及丝杠螺母传动分别实现在方向角及高度角方向对太阳的追踪,该系统可实现1度的太阳追踪精度,可为提高太阳能利用率提供有效解决方案。

基于自动追光系统的太阳能非机动车智能停车装置设计

非机动车出行在国内大多城市所占比例较高,特别是校园出行,非机动车为主要交通工具。随着出行需求的不断增加,校内的非机动车数量激增,各种矛盾也逐渐显现。为优化校内非机动车停车空间、助力绿色出行、促进校园交通安全发展,文中以南京林业大学新庄校区为例,开展非机动车停放情况实地调查,针对校内自行车乱停乱放、占用公共设施区域造成的“出入难”“管理难”等问题,设计出一款绿色环保、多量存储、存取快捷且防盗的非机动车停车装置,并在数据分析的基础上,规划出该停车装置在校内的布局。该装置同样适用于城市的非机动车停车和充电等服务。

太阳能电池板自动追光系统研究

为提高太阳能的利用率,设计了一套以STC89C52单片机为控制核心的自动追光系统。系统采用光电追踪和视日运动轨迹追踪相结合的方法,通过阴晴检测电路判断晴天或阴天。晴天时利用光电传感器采集的光强偏差控制步进电机,实现光电追踪;阴天时采集时钟芯片信息利用Spencer算法计算当时当地的太阳高度角和方位角,驱动步进电机,实现视日运动轨迹追踪。实验表明,该追光系统能在不同天气状况下对太阳进行较准确追踪,能量接收效率明显提高,达到了充分利用太阳能的目的。

基于STC15单片机的太阳能自动跟踪系统的研究

以STC15F2K60S2单片机作为控制芯片,运用视日运动轨迹追踪与光电追踪模式相结合的方法,设计了一套太阳能双轴自动跟踪控制系统。在阴天系统运行视日运动轨迹追踪模式,通过获取DS1302时钟芯片的日历数据,通过相应的算法计算这段时间的方位角和太阳高度角,单片机通过软件控制步进电机进行相应的角度的调整;在晴天系统运行光电追踪模式,通过4个光敏电阻采集的光强信号转换为电压信号来识别方位,驱动步进电机进行两个维度的角度转动,从而实现了太阳能的双轴自动跟踪。