摘要：随着世界经济的发展和经济全球化的进程，地球的能源消耗也越来越大。石油、煤炭、天然气等资源逐渐匮乏的同时，人类急需寻找可再生清洁能源来减少环境污染和填补资源缺乏的漏洞。太阳能作为普遍、清洁、经济的一种可再生能源，具有很大的发展潜力，所以光伏发电是最好地利用太阳能的重要方式之一。目前，太阳能跟踪系统打破了传统固定式光伏发电系统的缺陷，利用其自动跟踪太阳的能力，来提高太阳能电池板的发电效率。因此，研究光伏自动跟踪系统不仅能提高光伏发电效率降低成本，而且还能促进光伏发电产业进一步的发展。

本文通过对不同天气下太阳能辐射的特点对自动跟踪模式进行设计，计算了太阳运动轨迹中的方位角和高度角，将光电跟踪方式和太阳能运动轨迹跟踪方式相结合，并对太阳能电池板进行风速和限位保护，使太阳能电池板全天候自动安全地对太阳进行自动跟踪，从而让太阳能电池适应外部因素的改变，使其达到最大功率传输的目的。

对于该光伏自动跟踪系统，硬件部分包括双轴机械跟踪机构，光强检测与转换电路，太阳方位监测与转换电路，PLC控制，开关电源等模块；软件部分设计了光伏自动跟踪系统的主要程序的流程图和部分PLC程序，从而实现各个硬件模块的功能。

关键词：光伏发电；太阳能板；双轴跟踪装置；最大功率跟踪；PLC

目录

摘要

Abstract

第一章  绪  论-1

1.1研究背景-1

1.2研究的目的与意义-1

1.3国内外发展的现状-2

1.3.1太阳能电池的发展-2

1.3.2自动跟踪系统的研究现状-2

1.4课题研究内容-3

第二章  太阳能电池-4

2.1太阳电池的分类-4

2.1.1按材料分类-4

2.1.2按电池结构分类-4

2.1.3按用途分类-5

2.2太阳能电池的工作原理-5

2.2.1P-N结及工作原理-5

2.2.2太阳能电池的等效电路-5

2.2.3太阳电池的主要参数-6

2.3本章总结-7

第三章  太阳能电池板跟踪方案-8

3.1太阳自动跟踪系统的设计-8

3.1.1视日运动轨迹跟踪系统-8

3.1.2光电式跟踪-8

3.1.3跟踪方式运用场合-9

3.2太阳辐射及角度计算-9

3.2.1赤道坐标系-9

3.2.2地平坐标系-11

3.2.3太阳角度的计算-12

3.3本章总结-13

第四章  自动跟踪系统的硬件设计-14

4.1机械结构的总体设计-14

4.2光强检测器-14

4.2.1光电传感器-15

4.2.2太阳光强检测放大电路-16

4.3太阳方位检测-17

4.3.1太阳方位传感器-17

4.3.2太阳方位检测电路-18

4.4风向、风速检测-19

4.4.1风向检测-19

4.4.2风速检测-20

4.5模拟量输入模块的选择-20

4.6 PLC I/O接口设计-22

4.7电源模块-24

4.8人机交互界面-25

4.9本章总结-25

第五章  自动跟踪系统的程序设计-26

5.1自动跟踪系统的主程序设计-26

5.2自动跟踪系统子程序的设计-26

5.3数据采集子程序设计-28

5.4光电跟踪子程序设计-29

5.5太阳轨迹跟踪子程序设计-31

5.6本章总结-32

结束语-33

致  谢-34

参考文献-35

附  录-36