A Sun Tracking System Design for a Large Dish Solar Concentrator

Energy crisis promotes the development of renewable energy, especially the solar energy. Sun tracking system proposed in this paper is such a device for efficiency improvement. This closed loop tracking system with two axis sun tracking method is controlled by a programmable logic controller (PLC) and is used for a large dish solar collector. A combination tracking mode combined active and passive tracking methods used in the design make the tracker efficient whatever the circumstances. Two stepper motors and two reduction boxes move the device towards the sun with chain transmission. Besides sun tracking, the system also has functions of overheat monitoring, wind speed monitoring and measurement of illumination.

基于Tracker的太阳影子定位技术

该文介绍了一种定位技术,该技术用Tracker视频追踪软件对视频中不动杆的太阳影子末端位置进行追踪,采集一段时间范围中影子的长度随时间变化的数据,结合地理学(太阳赤纬、太阳高度、太阳方位角等)知识,利用最小二乘法、非线性仿真,通过MATLAB_R2015b软件建立数学模型,对太阳影子变化进行了系统的分析和研究,实现了输入一段时间内影子长度和对应的时刻,就能准确输出拍摄该视频的具体日期和准确地理位置的功能。

一种适用于监控系统中弱光条件的光伏逐日系统

太阳能是当前具有代表性的绿色能源之一,固定式光伏支架由于安装方向固定,光伏面板无法始终朝向太阳,而光伏逐日系统的监控系统对于跟踪其性能和确保高效运行至关重要。因此,该文提出一种基于监控系统中可适用于弱光条件下的光伏逐日系统,采用信捷XC3 PLC承担其主要程序控制任务,利用光敏传感器收集各个方向的光强差值,通过程序计算出最佳光照角度,进而驱动电机调整为最佳照射角度,将云量和天气预报数据集成到监测系统中,以预测阳光变化并相应地辅助逐日系统运行。大幅提高光电转化率。

基于模糊PID控制策略的双轴光伏逐日系统设计

在“双碳”战略背景下,光伏发电产业的“井喷式”增长对光伏发电效率提出了更高要求。现有技术难以直接提升光伏组件的光电转化效率。为此,利用STM32F103ZET6控制器、光敏二极管、双舵机等设备搭建光伏逐日系统控制系统硬件部分,并采用模糊PID控制算法组建控制系统软件部分。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制的鲁棒性更强,可在保证控制精度的前提下极大加快响应速度并提升系统抗干扰能力,进而提升光伏系统效率。

定日镜场的输出热功率计算模型

基于全国大学生数学建模竞赛赛题的定日镜场分布数据,根据太阳视运动方法,建立太阳跟踪运动模型、阴影挡光效率理论模型、相邻定日镜遮挡选取模型与镜面反射光锥模型,得出了定日镜场的年平均光学效率、年平均输出热功率,以及单位面积的镜面年平均输出热功率,最后通过输出功率的拟合结果展现了模型的合理性。

聚光光伏发电技术研究

在工业化进程持续推进背景下,各行业对能源的需求量显著提升,现有能源储备量大幅减少,难以满足社会发展需求,为此开发并运用可再生能源和绿色能源成为重点。借助现代化技术和设备的聚光光伏发电技术逐渐进入大众的视野。文章以提高电能转换率为研究目标,阐述了聚光光伏发电技术的优点、系统组成,介绍了太阳跟踪方法以及聚光器的选择,分析了聚光光伏发电技术的国内外运用,并通过融入GPS达成远程控制,以期对相关工作有所帮助,满足现代社会的用电需求。

星载太阳辐射监测仪的高精度太阳跟踪

由于FY-3(01)星和FY-3(02)星宽视场扫描式太阳辐射监测仪(SIM)测量时间短、精度低,本文利用FY-3(03)星SIM实现了太阳的高精度跟踪测量。首先,分析了SIM太阳跟踪精度指标、跟踪转动范围,测试并确定了数字太阳敏感器(DSS)的视场范围、频率、分辨率,标定了DSS在轨像面辐照度。为消除跟踪抖动现象,分析测试了控制时间间隔和跟踪精度的关系,确定了理想控制时间间隔为500ms。外场和在轨实验结果表明,SIM太阳跟踪精度优于±0.1°,俯仰在轨跟踪精度为0.029°,偏航在轨跟踪精度为0.025°,原始太阳总辐照度(TSI)值为1 353.1W/m2。另外,DSS太阳指向精确,跟踪控制可靠,大幅增加了TSI监测时间。FY-3(03)星SIM在太阳同步轨道卫星上实现了TSI的太阳跟踪测量,跟踪精度是国际空间站(ISS)同类载荷CPD跟踪精度的10倍。

智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计

介绍了智能型双轴太阳跟踪控制系统的软硬件设计。系统以C8051F020单片机为控制核心采用混合控制方式,即晴天时采用传感器跟踪,有乌云时采用定时跟踪,2种跟踪模式系统自动切换,有效地克服了单一跟踪模式的缺点。通过实验测试,该跟踪控制系统达到了预期的性能指标,对提高太阳能的利用率有重要的现实意义。

一种新型的太阳能自动跟踪装置

为了提高太阳能电池的转换效率,设计了一种以单片机为核心的太阳能自动跟踪装置,分析了传感器的工作原理,研制了跟踪传感器,设计了系统的信号处理及控制电路,阐述了系统控制的软件实现原理。该装置能使太阳能电池板在晴天始终保持与太阳光垂直,在夜晚、阴天或太阳光辐照度低于工作照度时自动关机,其转换效率高、成本低。对比朝南35o固定安装的太阳能电池板和采用了太阳能自动跟踪装置的太阳能电池板在相同条件下对太阳能的接受率,实验结果表明,采用太阳能自动跟踪装的太阳能电池板的接受率提高了约41.40%。

星载太阳辐射监测仪的太阳程控跟踪精度

为了避免太阳敏感器(DSS)指向故障导致星载太阳辐射监测仪(SIM)功能失效,为风云三号(FY-3(03))卫星的太阳辐射监测仪(SIM)设计了备份跟踪方式程控太阳跟踪并分析了其跟踪精度。利用星上儒略日时间和卫星轨道瞬根,基于类基准地表辐射网(BSRN)算法推导了轨道坐标系太阳矢量、俯仰角和偏航角。将计算结果与卫星给定指向数据进行了比较。结果表明:太阳矢量三轴偏差均小于0.1°,俯仰角平均偏差为0.024 6°,偏航角平均偏差为-0.080 4°。对利用程序计算的多轨道指向数据进行了太阳模拟跟踪控制实验,结果表明:SIM俯仰跟踪控制精度优于0.1°,偏航跟踪控制精度优于0.05°。为保证在轨跟踪精度,试验了俯仰零点角和偏航零点角,其分别为80.46°和-36.96°。最终分析结果表明,俯仰程控跟踪不确定度为±0.318°,偏航程控跟踪不确定度为±0.316°,满足SIM太阳跟踪精度±0.5°的要求。设计的太阳程控跟踪降低了SIM对光学指向器件的依赖,提高了在轨太阳跟踪的可靠性。

槽式太阳能聚光器跟踪系统运行特性分析

建立槽式太阳能聚光器跟踪太阳角度的数学模型,利用该跟踪太阳的数学模型对槽式聚光器不同布置方式太阳跟踪角度以及太阳光线入射角进行分析研究。计算槽式太阳能跟踪系统的角度的运行数据,分析其变化特性和跟踪规律。为了验证本文的计算方法,进行实验研究。计算和实验结果表明:入射角余弦夏至日的平均值是0.98,冬至日的平均值是0.71;对于聚光器采用东西水平布置南北轴跟踪方式,在冬至日正午时刻聚光器运行速率最快,峰值达到0.398°/min;采用南北水平布置东西轴跟踪方式,在夏至日出时刻聚光器运行速率最快,峰值达到0.45°/min;通过实验比较了跟踪角的实际测量值与计算角度最大偏差约为0.56°,平均偏差为0.334°。

基于太阳跟踪的自动光谱采集系统研制

针对太阳光谱采集过程中光谱仪镜筒固定而无法实现跟踪采集的问题,研制一种基于太阳跟踪的自动光谱采集系统。采用四象限传感器作为太阳跟踪探测器,实时跟踪定位太阳方位角,并利用探测器输出的光电信息进行计算,进而控制电机转动,利用反射镜把任意时刻的太阳光反射到光谱仪的镜筒,实现了太阳光谱的连续采集。实验验证,该系统运行稳定,可靠性高,精度在0.05°以内。

基于ARM920T的太阳能电池板自动追光系统

为了提高太阳能电池板的工作效率,设计了一种基于ARM920T平台的太阳能电池板自动追光系统。系统以ARM920T内核S3C2440处理器为控制器,根据二维光位置敏感探测器PSD的电流输出量确定电池板绕竖直轴和水平轴转动的方向和角度,进而由2个步进电机驱动双轴跟踪系统,以达到自动追光的目的。经测试表明,该系统运行稳定、可靠,具有良好的应用前景。

跟踪太阳反射聚能自然加速试验光热强化效应和相关性研究

分析了跟踪太阳反射聚能自然加速试验装置的光和热强化效应,以三种不同配方的丙烯酸涂料为试验对象,在江津地区湿热环境下开展跟踪太阳反射聚能自然加速试验与朝南45°角自然暴露试验,从模拟性和加速性两方面研究两种试验方法的相关性,获得模拟性好,在江津地区高日辐射季节加速倍率达到3倍的结论。

基于经纬度计算的太阳自动跟踪系统

介绍一种基于经纬度计算的太阳跟踪光伏发电控制器的设计与实现。这种新型控制器通过驱动2个直流电机实现光伏电池在水平、竖直2个方向同时自动地跟踪太阳,使其平面时刻与太阳光保持垂直,最大限度地接收太阳光。在实现自动跟踪的过程中,为克服传统光线跟踪带来的动态响应慢、稳态振荡,以及在环境突变条件下出现的跟踪错误等缺点,提出一种基于编码器和经纬度计算的跟踪方法。实验结果表明,这种跟踪技术可以提高光伏电池发电效率30%左右。

一种新型的太阳自动跟踪系统研究

为了最大限度的利用太阳能,采用自动跟踪太阳的方式以获得更多的能量。简要介绍了现有的几种主要跟踪方式,光电探测器跟踪方式容易受天气条件干扰,时钟跟踪方式有累积误差或者因数据库庞大导致反应变慢等缺点。提出了一种时钟跟踪与光电探测器跟踪相结合的双轴跟踪方式,方位角采用时钟跟踪,俯仰角采用四象限光电探测器跟踪,控制核心选用ATmega16单片机。该跟踪方式结合这两种跟踪方式的优点,很好地克服了两者的缺点。实验表明,本系统转动精度高,工作稳定性好,太阳能接收损失小。

自然光光纤光导系统的结构及光传输测试

光纤光导照明系统是一种利用光纤将室外阳光引入室内进行照明的技术,属于新颖的太阳能利用模式。为了掌握光纤光导的实现技术以及相关参数,开发了光纤光导样机,进行了太阳光传输实验。利用双轴太阳跟踪机械结构,采用数值轨道解算和太阳定位传感技术,实现了高精度太阳跟踪,阳光聚焦比达到400,利用大数值孔径的塑料光纤,进行了10 m长度光传导实验。通过试验,证明塑料光纤可实现大光通量的传输,需要指明的是,光纤输出光的品质与太阳跟踪精度有密切关系,0.3(°)跟踪误差可造成出射光的黄边现象。

基于STC单片机的太阳能电池板自动追日系统

设计一种能够自动跟踪太阳方位的太阳能电池板自动追日系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统以STC单片机为核心,利用光电传感器跟踪确定太阳方位,利用计时芯片和步进电机驱动跟踪系统,使太阳能电池板与太阳入射光线保持垂直,从而提高太阳能的吸收转换效率。

一种新型太阳跟踪器的设计

设计了基于位置敏感探测器(PSD)的太阳跟踪器,实现对太阳的自动跟踪。该跟踪器能够适应各种天气,晴天时启动光电跟踪,阴雨天时启动日历跟踪,能够实现方位角在360°范围内,高度角在90°范围内自动跟踪。进行了系统误差分析与实验,实验结果表明:该方法的跟踪精度在±12°,视场角度内为0.1°,各种天气情况下,跟踪器均能稳定地工作,能够达到预期的设计性能。

太阳自动跟踪器的研究

分析了目前国内太阳跟踪器的研究现状,并对目前跟踪器存在的精度不高、适应性不强等问题进行了研究。在解决这些问题的基础上,提出了一种新型双轴太阳自动跟踪器,并设计了适合不同需要的机械实现方案,通过实验对跟踪器的实用性进行了讨论和验证。该跟踪器达到预期的性能指标,控制精度高,具有广泛的应用潜力。