太阳能电池板跟踪系统的电路设计

　　摘要：文章在阳光跟踪系统的硬件设计的基础上，提出了太阳能电池板跟踪系统执行机构电路、电压智能检测系统及电路设计，实验表明，本系统能够实现对太阳能电池板的任意方向检测并迅速跟踪，系统性能稳定，可以用在阳光输送机和光伏离散发电中，提高了太阳能电池板有效日工作时间和太阳能的利用率，降低了阳光跟踪系统成本，有较好的推广应用价值。

　　关键词：太阳能电池板;自动跟踪;光伏离散供电系统;电压智能检测系统;电路设计

　　太阳能论文范文：基于太阳能的汽车驻车空调系统设计

　　摘要：在夏季阳光直射下露天停放汽车内，由于“孤岛效应”，车内气温持续升高，高温易导致车辆自然，也使进入车内驾驶者感到非常酷热。针对上面的问题设计了一款基于太阳能电池供电的驻车空调系统，该系统智能控制蓄电池的充放电;根据车内温度控制风机的功率，通过实现车内外空气交换循环使车内温度始终保持适宜状态，而且可以通过手机GSM远程操控。经过不断地测试，该系统实现了预设功能，安装简单方便，解决了夏季开车的烦恼，也实现了节能减排的社会效益。

　　0引言

　　太阳能具有普遍性、永久性、清洁性、经济性等独特优势，因而正在兴起的“太阳经济”将成为未来全球能源的主流，在我国的经济文化建设中，太阳能也将起到越来越重要的作用，利用阳光跟踪系统提高太阳能的利用率是目前主流研发对象，阳光跟踪系统的电源来自太阳能电池板，利用阳光跟踪系统的硬件设计[1]中的太阳能电池板跟踪系统与阳光传感器，组成的系统离网型光伏供电系统是目前经济的方案;但是目前对太阳能的应用由于成本和技术的原因，大多数还局限于专业要求及精度高标准的场合，想要达到大众化民用的普及还有一定距离，许多技术人员也正在着力研究解决太阳能电池板跟踪系统的高效、廉价、稳定、大容量。

　　太阳能电池板在一天最有效的工作时间为8:30开始到下午16:00，从早上6:30到8:30，下午16:00到17:30基本是无功状态，经长期跟踪研究发现，这期间其实是有功输出的，由于电压低，达不到工作电压，太阳能电池板跟踪系统的供电和储存电的电瓶，达不到为电瓶充电、这样一天3.5小时就浪费掉，导致太阳能电池板在光伏离散发电系统和供电的进一步广泛应用受到限制。因此我们就要利用这3.5小时，设计太阳能电池板的电压智能检测切换系统，当太阳能电池板低于目标值，就开始切换至自动升压系统，升压要求输入为5~13V输出的使用电压，比如24V;理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%[2]。据笔者实验，在太阳能电池板供电中，相同条件下，采用本文的太阳能电池板自动跟踪供电设备要比固定供电设备的发电量提高43.75%，为了使该系统得到更可靠的示范和应用，使设计完整实用性更强，对太阳能电池板跟踪系统执行机构电路补充设计。

　　1光伏离网型光伏供电系统组成

　　电压智能检测电路与自动切换开关组成的电压智能检测切换系统，将光伏电池组件与蓄电池或电容储存电能组件连接，蓄电池或电容储存电能组件通过电源开关与电机连接，电机负责光伏电池组件和阳光传感器跟踪对准太阳组成离网型光伏供电系统，如图2所示。光伏电池板为发电部件，光伏控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。蓄电池的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。

　　1.1太阳能电池板跟踪执行机构电路的设计

　　八个光敏电阻分别对应一路信号，通过信号处理电路与单片机P1口相连，如图3所示。通过调节八路Rf的阻值，使其在相同光照的情况下得到相同的十进制数，即S的值。此时单片机进行判断调节，然后控制电机平台进行旋转，进而实现对太阳位置的实时跟踪。阳光传感器将太阳光信息转化成电压信号，再由信号处理电路将其转化为供单片机AD口转化的0~5V电压，通过AD转化即可将阳光强度转化成0~255的十进制数。

　　这八个十进制数则表示了光照强度。将单片机输出的八个十进制数命名为S0到S7。经过试验，当S4，S5，S6，S7的和值大于等于220时，认为有适当强度的光照，并开始调节;当进入内部调节时，外部调节将不起作用。单片机将AD转换后的值进行判断、运算，产生输出，控制相应电机正反转，就可以调节云台获得阳光直射。聚光体和阳光传感器都安装在云台上，调整云台的角度就调整了聚光体和阳光传感器的角度，即可实现反馈调节。此系统中，单片机通过L298驱动两个直流电机。跟踪装置采用双轴式，分别进行方位角和高度角的调节，由此达到准确跟踪阳光的目的。

　　1.2电压智能检测系统

　　太阳能电池板由开关与检测组件主导的切换机构，接通或关闭升压电路，当太阳能电池板的电压低于目标值，开始切换至自动升压系统。在保证阳光跟踪精度条件下，据此设计驱动电机每24s转动一次(大约0.6s)，太阳能电池板对准太阳光的方向，网型光伏供电系统由太阳能电池板能跟踪太阳供电，经太阳能电池板的电压智能检测切换系统对蓄电池进行充放电管理，并给直流负载提供电能或通过逆变器给交流负载提供电能。广泛应用于环境恶劣的高原、海岛、偏远山区及野外作业，也可作为通讯基站、广告灯箱、路灯等供电电源。

　　1.3升压电路设计

　　电压从输入端到C1和D1，(C1为滤波电容，D1为反向包保护)，电压再到L1同时到IC的4-2脚，IC的1脚是负输入(GND)，L1通过IC3脚高频开关振荡，再振荡波形经过C2到L2，振荡升压经过D2整流再通过C3-C6储能，这时已经有压，再把电压TV1到IC的5脚做负反馈5脚，再通过R1接地，VT1和R1构成输出稳压控制。LE1是电源指示，R2是限流电阻。

　　2系统实验与运行电路实现

　　正常情况下系统的跟踪情况，通过连续7天对太阳能电池板的跟踪情况进行记录，得到如表所示的记录，实践证明，电压智能检测切换系统能够使太阳能电池板，为稳定地电压智能检测切换系统对蓄电池进行充放电管理，在7天测试中，系统未出现死机、震荡、跟踪偏离等情况，取得了较好的跟踪效果。通过电压智能检测切换系统调试，系统不仅可以自行判断处理一些特殊情况，在正常情况下，也可以实现对太阳能电池板的全自动升压切换跟踪，实现了太阳能电池板跟踪系统的电路设计之任务。

　　3结束语

　　太阳能电池板跟踪系统的电路设计通过以STC12C5A60S2单片机为核心，简单外围电路与智能检测自动切换升压电路，性能稳定可靠，跟踪精度高，不仅能自动将现有太阳能电池板有效日工作时间提高3.5小时，自动识别天气状况，还有强风保护功能及异常情况处理功能。由于该太阳跟踪器结构简单，价格低廉，所以具有发展潜力，可广泛应用于太阳灶、太阳能光伏(平板和聚光)发电系统、太阳能聚焦热水器系统、太阳能制氢、太阳能集热器等那些需要实时精确跟踪太阳的应用领域。使其在太阳能领域中成为大众需要的必须产品，以提高我国太阳能领域阳光自动跟踪系统的智能设计的总体水平。