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太阳能双轴追踪系统

Solar dual-axis tracking system

徐海洲 王 菲 李子轩 李志刚

辽宁科技大学电子与信息工程学院，辽宁 鞍山 114051

摘要：太阳能是一种可再生能源，太阳能发电是当今一种普遍的发电方式，由于一天中太阳高度角不同，

太阳能板的发电效率也随之改变，通过研究发现，太阳光线与太阳能光伏板的角度是影响太阳能发电效率

的关键因素。介绍了一种基于STM32开发板和双舵机控制的太阳能双轴追踪系统，该系统将逆向光源追

踪算法和比例积分微分（proportionalintegralderivative，PID）控制算法相结合，具有提升太阳能发电效率、

延长太阳能光伏板使用寿命以及提高土地利用率等优点。

关键词：光能发电；双轴追踪；逆向光源追踪

中图分类号：TM615；TP277    文献标识码：A

0 引言成本低等优点。

本文介绍了太阳能双轴追踪系统的控制方1 研究背景及意义

法，其能够实现对太阳光照的追踪，大大提高了

1.1研究背景

发电效率，降低了环境污染和对资源的依赖。该

光伏发电的背景可以追溯到19世纪初，当时

系统主要由机械部分和控制系统组成，其中机械部

分包括舵机、光能传感器、太阳能光伏发电板和科学家发现某些材料在受到光照时会产生电流。这

STM32F103C8T6最小系统板。通过比例积分微分个现象被称为光电效应，为光伏发电的研究奠定了

（proportionalintegralderivative，PID）控制算法计理论基础[2]。然而，直到20世纪中叶，才出现了

算摆放在4个方向的光能传感器传输的数据的差值，真正可用的太阳能电池技术。

来判断太阳的方位。通过逆向光源追踪算法，能够最早的太阳能电池是由硅材料制成的，其基于

在太阳能光伏板密集区域实现光能的高效利用，并光照射到材料上时电子会受到激发而产生电流的

且有效减小热斑效应，延长太阳能发电板使用寿原理。随着科技的进步，太阳能电池的效率不断提

命[1]。该系统具有反馈速度快、运行时间短、制作高，成本不断降低，使得光伏发电逐渐成为可行的

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目（202310146034）。

作者简介：徐海洲（2001—），男，本科，研究方向为嵌入式系统设计。

王菲（2004—），女，本科，研究方向为信号与信息处理。

李子轩（2004—），女，本科，研究方向为机械系统设计。

通信作者：李志刚（1972—），男，硕士，副教授，研究方向为物联网技术及应用、深度学习理论及应用。

2024.215

电子产品世界

能源解决方案。阳能转化为热量，使得冻土融化，建设适合植物生

在过去的几十年里，光伏发电得到了广泛的应长的温室大棚，就可能实现在高原地区种植蔬菜、

用和推广。许多国家都推出了政策和鼓励措施来推水果等农作物，从而提高土地利用率，带来经济

动太阳能发电的发展。同时，随着技术的进步和规收益。

[3]

模效应的出现，太阳能电池板的成本大幅下降，2.2在住宅方面的应用

使得光伏发电成为经济可行的能源选择。追光发电系统可以安装在住宅的屋顶上，利用

光伏发电