太阳能路灯光伏板位置跟踪控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

据美国地质局估计，全世界最终可采石油储量为3万亿桶，世界石油产量的顶峰将在2030年出现。由于剩余储量开采难度增大，石油产量会快速下降。世界煤炭总可采储量大约为8475亿吨。长期来看，尽管世界煤炭可采储量相对稳定，但还是出现了下降的趋势。按当前的消费水平，最多也只能维持200年左右的时间。世界天然气储量大约为177万亿立方米。如果年开采量维持在2.3万亿立方米，则天然气将在80年内枯竭。所以我国亟需改善技术充分利用可再生能源，可再生能源中唯独太阳能是在任何地方都能够方便地采集，取之不尽用之不竭。据不完全统计，在我国太阳能每年的理论存储量相当于17000亿吨标准煤，，而提高太阳能的发电效率成了国内外近年来研究的重点。目前太阳能发电的方式有热发电和光伏发电，因为光伏发电规模不限，建设时间短，维护简单，所以太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式，拥有巨大的发展潜力，但光伏发电存在着一个瓶颈就是发电效率低。当前由于我国对太阳绝大多数光伏板还都是固定式的，每天采集的能量候非常有限，而自动跟踪型的光伏板由于成本较高，而且对光照的采集要充分考虑地区因素，气因素和季节因素等，尚且需要深入研究从而因地制宜，所以并未得到充分推广使用。固定式光伏板对太阳能的采集效率大约比自动追踪少20％以上，所以虽然前期对自动追踪光伏板的投入较大但是从长远角度来看，可追踪型光伏板还是优于固定式，并成为时代发展的趋势。针对该热点，我对可跟踪式太阳能路灯光伏板展开了研究。

本文主要对可追踪光伏板展开研究，提出一种基于单片机控制的光伏板追踪系统，从而改善太阳能光伏板对太阳采集的效率。针对本课题我采用一种双轴控制系统，即分别有高度角和方位角来分别监测控制光伏板的位置，使它在没有遮挡时调节到与太阳入射光垂直的方位。在有遮挡的情况下能根据计日轨迹输入调整到最佳的位置。运用这种开环输入和闭环系统结合的方法自动追踪太阳能位置，以获得较大功率。希望能对当前的路灯太阳能光伏板的研究提供一些思路和研究方向。

本课题的研究一方面可以通过对高效太能光伏板的软硬件设计介绍出令人信服可追踪光伏板的设计思路，另一方面我通过对该课题的研究，有利于培养科研思维，尤其对实现该课题的设计开展的各种专业知识的学习和专业文献的调研更让我提高了专业素养，对未来从事专业工作充满了信心。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

设计一个基于单片机控制的太阳能路灯光伏板位置跟踪系统，实现光伏板能根据地区因素，季节因素，日照时间和太阳位置自动调节光伏板的位置使其能输出最理想的功率；该系统应包括：光电传感器，a/d转换器，电机驱动模块，51单片机，高度与方位步进电机和调节机构；完成的功能：使光伏板能实时智能跟踪太阳方位输入最大功率；电路原理图和硬件电路图设计；软件编程及功能调试。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

4. 参考文献

[1] 自动高效太阳能最大功率跟踪系统的研究 ，吴文昭.台州学院.2010.

[2] 光伏发电的六象限法太阳自动跟踪系统，陈超.西南名族大学.2015.

[3] 王淼，王保利，焦翠坪，等.太阳能跟踪系统设计[j].电气技术，2009（8）：100-103.

5. 计划与进度安排

（1）2022.2.20—2022.3.19 查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.20—2022.4.9 硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；

（3）2022.4.10—2022.4.23 设计电路原理图、编制应用程序；