太阳能自动跟踪系统的探索与模拟实验PPT.ppt

太阳能自动跟踪系统的探索与模拟实验 太阳能利用研究的重要性 能源短缺和环境保护 地球每天收到的太阳能约4×1015 千瓦时，相当于2.5×108 万桶石油 太阳能清洁无污染、取之不尽、用之不竭 我国每年接收到335～873KJ/cm2 太阳辐射的主要特点 太阳能利用率不高的原因： 分散性 方向性 不稳定性 提高太阳能的利用率 目前使用的跟踪系统 单轴太阳能自动跟踪器 步进式太阳能自动跟踪 可自动跟踪的太阳灶 五像限法太阳自动跟踪仪 单轴液压式自动跟踪 极轴式跟踪 不足：结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪 太阳能自动跟踪系统的设计思想  最大能量积分 “多元法三维”太阳自动跟踪系统 光敏电阻的布置 正中央的光敏电阻与电池板垂直，最边上的两上光敏电阻与电池板的夹角?可由下公式确定 ： 光敏电阻的布置 ?——某地黄昏时电池板与地面的夹角，（电池板的极大转角） ?——当地早晨光线与地面的夹角（太阳高度角） R——半圆柱体的半径 L——电池板的长度 与“多元法”定位装置相对应，整个系统必须用6个电机分别对Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff 方向进行控制，各个控制系统的原理图如图4所示。 开关A和B（或B′）具有太阳辐射和环境亮度比较功能，以消除环境的干扰。 “滞后效应” :“滞后效应”是通过反馈电阻R5实现的,滞后的幅度与R5的数值成反比，当R5开路时，滞后幅度为零。 “暗触发” :当光照水平降到一个特定的数值上时继电器接通，但是直到光照强度确实再一次地上升到这个特定数值以上，否则此继电器是不会再断开的。 四、小灯自动跟踪系统试验 试验时，用手电筒照射定位装置，并使光线从左向右运动。当光照在第一个光敏电阻上时，开关A（暗触发）和B同时接通，电机带动木板向逆时针方向转动一定角度，光从第一个光敏电阻离开并照在第二个光敏电阻上，电机带动木板又向逆时针方向转动相同的角度，这时光照在正中央的光敏电阻上，即光垂直照在小木板上，开关A断开（暗触发），电机不转；光继续向右运动，照在第四个光敏电阻上，开关A和B′接通，电机带动木板向顺时针方向转动一定角度，这时光又垂直照在小木板上，开关A断开（暗触发），电机不转…… 致 谢 * * 太阳跟踪系统：使太阳光永远垂直照射在接收 面上（能量积分） 提高太阳能的吸收率和转化率 图1 一天中日照量随时间的变化及由倾角?决定的辐射量的不同 （6月份在英国的测定实例） 一、“多元法”太阳定位装置 图2 “多元法”太阳定位装置简图 A B C D E F a b c d e f 图3 单方向定位装置示意图 图3 ? 角计算图 ?-? ? ? R ? 晨光 L/2 O 三、控制系统 U 开关A 开关B′ 开关B 电机 － + 图4 控制电路图 三、控制系统 开关设计 具有太阳辐射和环境亮度比较功能，以消除环境的干扰 光敏电阻LDR1用以探测太阳辐射，而LDR2用来探测环境亮度，通过太阳辐射与环境亮度的比较结果来决定哪个电机转动、向哪个方向转动。同时可以根据需要调节可变电阻RV1，使得当LDR1接收到的太阳辐射是LDR2的几倍（如1.2倍）时，相应的电机向相应的方向转动一定角度。 开关A 开关A 图5-(a)环境比较“暗触发”开关 741 RLA 120R RV1 10k?正常 LDR1 R2 10k? LDR2 R3 1k? R4 2k? R5 2 3 + _ 4 7 6 + _ D1 IN4001 U 2N3906 开关B 开关B、B′上的光敏电阻分别是单方向定位装置（图3）两边的电阻，一个光敏电阻用一个控制电路。开关B导通时，电机沿逆时针方向转动；开关B′导通时，电机沿顺时针方向转动。开关A和B（或B′）都具有很高的灵敏度和稳定性，且不易受环境温度和电源电压的影响。 开关B 741 RLA 120RRR RV1 10k?正常 LDR1 R2 10k? LDR2 R3 1k? R4 2k? 2 3 + - 4 7 6 D1 IN4001 2N3906 + - U 图5-(b)环境比较“光触发”开关 3.1试验原理 图6是自动跟踪装置的机械结构示意图。小木板固定在支架上，细绳两端分别固定在小木板的两端的绳轮上，与步距角为1.8o的步进电机转轴通过1：10的卷筒轴相连。小木板中央固定着如图3所示的单方向定位装置，由五个电阻为1K?～2M?的光敏电阻镶嵌在半圆柱体上，每两个光敏电