全方位太陽能跟蹤系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)今時代，隨著化石能源的日趨枯竭，人類社會的能源危機(jī)問題日益凸顯。與此同時，大量使用化石能源所造成的諸多環(huán)境問題也時刻困擾著人們。太陽能作為一種可再生能源，其開發(fā)和使用過程中不會對環(huán)境造成污染，因而受到了世界各國的重視和關(guān)注。太陽能自身具有能量的分散性及間歇性，使得太陽能的開發(fā)利用存在瓶頸?；诖?，本文進(jìn)行了太陽能跟蹤系統(tǒng)的研究。相關(guān)研究表明，太陽能跟蹤系統(tǒng)能夠使太陽能采集效率提高30％~40%。
　　本文在深入研究傳統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)

2、現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)一種以FPGA為核心控制器的太陽能跟蹤系統(tǒng)。本課題設(shè)計的太陽能跟蹤系統(tǒng)以Altera公司EP1C12Q240C8芯片為核心控制器，以S066A型四象限光電探測器作為感光元件，并配以時鐘、加速度計、地磁、GPS等外圍測量裝置，完成了跟蹤系統(tǒng)的測量和控制。本文將光電跟蹤方式及軌跡跟蹤方式相結(jié)合，并設(shè)計了數(shù)據(jù)處理算法，該算法能夠提高跟蹤系統(tǒng)跟蹤精度且具有較好的抗干擾能力。
　　本文的主要工作有：
　　(1)

3、給出了本課題系統(tǒng)的總體方案設(shè)計。進(jìn)行了跟蹤系統(tǒng)控制器、測量機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)，其具體內(nèi)容為：FPGA核心控制器設(shè)計；外圍測量元件設(shè)計，包括光電檢測電路設(shè)計、實(shí)時時鐘設(shè)計、加速度計設(shè)計、地磁傳感器及GPS接收部分設(shè)計；執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計，包括跟蹤系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)選型、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)計、跟蹤系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。在這些工作的基礎(chǔ)上，給出了跟蹤系統(tǒng)整體電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。
　　(2)進(jìn)行了跟蹤系統(tǒng)控制算法設(shè)計，主要包括：運(yùn)用矢量法對太陽運(yùn)行軌跡計算

4、公式進(jìn)行了探討，并得到了任意時刻太陽高度角、方位角的解算公式；給出了應(yīng)用四象限光電探測器輸出信號進(jìn)行太陽光線位置解算的算法；最后進(jìn)行了數(shù)字低通濾波器設(shè)計，并給出了本系統(tǒng)姿態(tài)解算算法。
　　(3)進(jìn)行了跟蹤系統(tǒng)軟件設(shè)計，主要工作包括：在SOPC Buidler中進(jìn)行FPGA工作軟核的開發(fā)；以硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)了IIC總線通訊軟核；于Nios IIIDE開發(fā)環(huán)境中針對跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)了跟蹤系統(tǒng)各部分程序