太阳跟踪精度检测系统的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

聚光光伏发电系包括太阳跟踪机构、聚光光学系统、三五族聚光太阳能电池、散热器等。聚光光伏系统是把太阳直射光通过聚光比10倍以上的聚光透镜集中在面积很小的聚光太阳能电池上,聚光比即光接收面基和聚光电池面积之间的比值。实际应用中,大部分cpv系统采用聚光比在500倍以上的聚光透镜,这样对太阳跟踪机构的跟踪精度提出了更高的要求,否则聚光光斑发生偏移引起发电系统效率急剧下降，图1-1为聚光光伏发电系统发电效率百分比和太阳跟踪偏差角度之间的关系

但是太阳位置的不断变化和外部环境(例如风载等)对太阳跟踪装置的影响,以及跟踪系统本身时钟误差、南北线定位误差、水平安装误差等, 使得我们很难知道太阳跟踪装置的实时跟踪情况。因此,太阳跟踪装置的跟踪精度成为聚光光伏发电领域的核心竞争环节之一。

在实验室中,很多研究人员采用聚光电池阵列输出(短路电流和最大功率)信息判断太阳跟踪装置是否跟踪准确,但是由于有许多外在因素(比如辐照、直射辐照在全辐照中的比例、电池的温度等)都会引起阵列输出参数的变化,因此这些太阳能接收器阵列输出参数并不能够准确判断跟踪系统的实时跟踪状态。在实际的应用中,很多太阳跟踪器生产商运用轨迹跟踪计算出的0.0001°的太阳跟踪精度作为其跟踪装置的跟踪精度,由于结构本身的误差和太阳折射变化的影响,这种计算出来的跟踪精度是极不精确的。即使电机端的编码器能够提供高于0.0001°的分辨率,也就是说理论上对于太阳跟踪器闭环系统可以达到0.0001°的跟踪精度,但是,由于机械误差、装配误差和结构倾斜等都会共同导致太阳跟踪装置的实际跟踪精度比反馈装置的分辨率低很多。

综上所述,在聚光光伏发电系统中,太阳跟踪器的跟踪精度是衡量整个聚光光伏系统好坏的的重要指标之一。无论是在实验宝还是在实际的应用中,都缺少一个实时判断太阳跟踪器是否准确的装置来衡量太阳跟踪系统的好坏。我们需要一套能够给出跟踪角度偏差的定量值的偏差检测系统,而且此系统应具有非常高的可靠性。此装置必须有能力对市场上光伏发电系统的跟踪装置进行合理的分析评价,这也是本篇论文着重研究的对象。

2. 研究的基本内容与方案

本文首先从四象限传感器的原理出发,比较四象限传感器的几种算法的优劣,提出误差数据库检索补偿算法,最大限度的减小四象限传感器的计算误差。根据聚光光伏发电太阳跟踪允许误差范围设计偏差装置的机械结构并分析四象限探测器的输出信号特点设计信号处理电路,模拟信号经过a/d转换后按照rs232串口协议把四象限传感器数据输送到上位机,上位机采用labview程序访问数据库得出计算误差,实时显示太阳跟踪偏差值。最后本论文对此太阳跟踪偏差检测系统进行校核实验,通过数据说明此偏差装置的可靠性,也为判断太阳跟踪系统的优劣提供了非常好的依据。并把此检测系统应用在一台太阳跟踪器上,通过分析说明太阳跟踪器所存在的问题,提出被检测的太阳跟踪器的改进方案,并总结偏差检测系统市场价值和应用前景。

2.1了解四象限传感器的工作原理和计算方法。

2.1.1四向传感器的工作原理

3. 研究计划与安排

（1）1~2周论文资料的收集、方案准备；

（2）2~4周撰写资料消化笔记并确定论文工作方案

（3）4~14周 设计绘图

4. 参考文献（12篇以上）

[1].缪仁杰,李淑兰. 太阳能利用现状与发展前景. 应用能源技术, 2007(05): 28-33.

[2].dhople, s.v., et al. engineering systems in the gable home: a passive, net-zero, solar-powered house for the u. s. department of energy's 2009 solar decathlon[c]. power and energy conference atillinois(peci), 2010.

[3].jger-waldau, a., photovoltaics and renewable energies in europe[j]. renewable and sustainable energy reviews, 2007. 11