太阳能跟踪系统太阳能跟踪系统.doc

嘉兴学院毕业设计（论文）外文翻译 原 文： Efficient use of solar panels 译 文： 太阳能电池板的有效利用 姓 名： 贺 丹 玲 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电 气 N 1 1 1 学 号： 201145679803 太阳能跟踪系统:更有效率地运用的太阳能电池板 J.里兹克 Y.查克 摘要：本文展示了由使用步进电机和光传感器来简单跟踪太阳的内部系统。通过改进跟踪系统，在跟中太阳光的过程中，使得太阳能电池板与太阳成一个直角。该文章包含了太阳能跟踪系统的设计、实施和实验测试。设计细节和实验结果如下所示。 关键词：可再生能源；电力优化；传感元件； 1引言 光电机制的发现和之后太阳能电池材料——一种把光转换成直流电的半导体的发现使得从太阳中提取可用的电力成为可能。利用太阳能电池板获得的直流电压完全可以用来驱动太阳能电池板本身的运动。太阳能电池板或者面板的使用越来越普遍，特别是在那些电线不是怎么经济可行的偏远地区。 可再生能源正在不断的发展，特别是随着化石燃料的日益减少。可再生能源在一定程度上只使用了75到100年。例如太阳能、风能、水能和地热能都在被利用并且取得了不同程度的成功。在太阳能能在全球范围内使用的前提下，最广泛使用的却是水能和风能。这可能是由于太阳能电池较高的成本和较低的转换效率。通过对太阳能发电不断的研究，如今太阳能发电的成本可以降低到每千瓦/小时几美分的成本，并且随着新技术如titanium-oxide细胞的发现将进一步下跌。实验室最高效率32%，平均效率在15%~20%,因此有必要从太阳能系统恢复更多能量。 这包括降低逆变器的损失,存储的损失,和光收集的损失。光收集是依赖光源的入射角(即太阳)与太阳能电池板的角度,角度越接近垂直、获得的太阳能越大。如果一个平坦的太阳能板被安装在水平地面,很明显,在漫长的一天中阳光会有一个入射角接近90°。在这样的一个角度下,电池聚集光线的能力实质上是零,从而没有输出。到正午的过程中，入射角越来越接近0°，从而电能收集稳定增强，直到太阳与电池板完全垂直，转化率才达到最大。 就在这一天继续向黄昏走去时,相反的事情发生了,随着角度的增大，转化效率向最小值迈进。 从这一背景下,我们看到需要面板维持最大功率输出，必须使入射角尽可能的接近0°。通过倾斜太阳能板不断面对太阳，这样就可以实现上面那个要求。感觉和跟踪太阳位置的过程被称为太阳能跟踪。为了更有效地跟随太阳,实时跟踪记录是必要的,因此操作中不需要额外的数据。 2传感元件和信号处理 许多不同的方法已经被提出并且用来跟踪太阳的位置。最简单的是使用一个LDR——用来检测在电阻表面的光强度变化的感光电阻。其他的方法,如JeffDamm公布在“HomePower”的论文所说,把覆盖有一个小盘子的俩片光敏传感器用来遮挡太阳光,如图1所示。 图一 跟踪太阳光的方法 当早晨来临时，该设备在昨天结束运动的位子如图一状态A所示；左光敏晶体管是打开的，产生一个信号使得电机连续转动，直到板上的阴影返回到状态B；随着时间的慢慢变化，不久之后达到状态C，这样就打开了右边的光敏晶体管。接着电机转动，直到再次达到B状态，并循环下去，直到一天结束，或直至达到最小可探测光水平。 像这样的设计存在一个问题，一旦光电晶体管被设置在偏置条件下，会降低它的敏感性。这实际上是因为太阳能电池本身被选为传感装置。他们提供了一个优良的光强度检测机制-因为它们对不同的光线有不同的敏感度和能够提供接近线性的电压状况，可以用来确定目前的太阳偏角或角度。因此一个简单的带有两个方向相反的太阳能电池板的三角形模型被制造出来，如图2所示： 图二 太阳能参考单元 图三 太阳能电池静止位置 就如在图3中所看到的情况一样，太阳能电池板在其静止位置时，虽然入射角并不是90°，但是也同时接收等量太阳光。 图4中可以看出，当太阳在天空移动时，假设该太阳能电池板没有还没有移动，由于光的入射角得变化，电池板的一边会比另一边获得更多的太阳光。所以这一边所获得能量会高于另一边，因此电池板之间将会产生一个电压差。这种现象会使得在每一个单元中产生可检测的信号，他可以通过合适的电路进行处理。 图四太阳能电池在特殊角度向太阳 3太阳能跟踪装置样本