太阳能板自动调节采光系统设计开题报告

太阳能板自动调节采光装置是用于太阳光伏板跟踪太阳轨迹，使得太阳光伏板始终与太阳直射光线保持最佳角度获得更多电能从而尽可能较大地利用太阳辐射的能量。在太阳能跟踪方面美国Biackace在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的热接收率提高了15%。1998年关国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的涅耳透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量，使热接收率进一步提高。2002年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，该装置利用控制电机完成跟踪，采用铝型材框架结构，结构紧凑，重量轻，拓宽了跟踪器的应用领域。在国内近年以来有不少专家学者也相继开展了这方面的研究，1992年推出了太阳灶自动跟踪系统，1994年太阳能杂志介绍的单轴液压自动跟踪器，完成了单向跟踪。

跟踪太阳的方法有多采用这两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。后一种跟踪方式可分为双轴跟踪和单轴跟踪。

常用的光电跟踪装置有：重力式光电跟踪装置、电磁式光电跟踪装置、电动式光电跟踪装置。这些光电跟踪装置多使用光敏传感器硅光电管，光电管靠近遮光板，调整遮光板的位置使遮光板对准太阳，硅光电池处于阴影区。当太阳西移时，遮光板的阴影随之移动，光电管受到阳光直射，输出一定值的微电流，发出偏差信号，经放大电路放大，控制跟踪装置对准太阳完成跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便。它的缺点是受天气的影响较大。如果在稍长时间段内出现乌云遮住太阳的情况下，太阳光线往往不能直射到硅光电管上，导致跟踪装置无法对准太阳，甚至会引起系统误判，执行机构误动作。

1、太阳能电池板光强比较法

把两块相同的太阳能电池板按照一定的角度连接成类“人”字型，这两块电池板既用作光电转化的电池，也起光敏器件的作用。太阳光垂直照射地面时，两块电池板上得到的太阳光的能流密度完全相等，产生的光电流大小相等，此时控制它们方位的电动机不工作。入射的太阳光与地面的夹角改变时，如果某块电池板得到太阳光的能流密度大于另一块电池板得到的能流密度，则这块电池板产生的光电流强度就大于另一块电池板的光电流强度，利用这一信号驱动电动机转动，使得电池板与太阳光的夹角同光垂直于地面时完全相同。其优点为调节较为精确，电路也比较简单，但两个电池板之间的夹角始终存在，无法达到真正意义上的垂直。

2、光敏电阻光强比较法

利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处的下方（光与电池板垂直时一半可接收光，一半在下边）。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，两个光敏电阻接收到的光照强度相同，所以它们的阻值完全相等，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减小，驱动电动机转动，直至两个光敏电阻上的光照强度相同。其优点在于控制较精确，电路比较容易实现。

单轴跟踪一般采用以下三种跟踪方式：倾斜布置东西跟踪；焦线南北水平布置，东西跟踪；焦线东西水平布置，南北跟踪。这三种方式基本上都是单轴转动的南北方向或东西方向跟踪，工作原理基本相似。采用这三种跟踪方式时，一天之中只有正午时刻太阳光与柱形抛物面的母线相垂直，此时热流最大。而在早上或下午太阳光线都是斜射，所以一天之中热流的变化比较大。采用单轴跟踪方式的特点是结构简单，但是由于入射光线不能始终与主光轴平行，从收集太阳能来说并不理想。

传统的太阳光伏板是固定安装的，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，一天之中只有某个时刻能与太阳直射光保持比较理想的角度，虽然安装简单方便稳固花费少，但缺点也很明显，太阳能量密度低，获得的电能相对于能自动调节角度的光伏板来说比较少，对太阳辐射的能量几乎不可达到较理想的利用。从而需要能自动跟踪太阳轨迹的系统，让光伏板和太阳入射光时刻垂直以获得更多能量，提高太阳能的利用率。本系统有以下特点：相较于传统光伏板，本系统可以根据太阳位置自动调节光伏板角度，使得光伏板时刻正对太阳；相较于传统光伏板，温度过高时本系统可以作出相应的报警预警，并在恰当温度下停止工作；相较于传统光伏板，湿度过大时（如下雨或酸雨），受光面自动调整到与水平面垂直，以减小雨水冲击破坏；相较于传统光伏板，遇大风天气时系统可以调整受光面与水平面平行以减小风力破坏；多云天气，系统根据较繁琐的指令粗略跟踪，待光线和跟踪条件适宜时再进行精确跟踪；阴天等恶劣天气时，本系统将甄别为不适宜跟踪，整个系统处于暂停跟踪状态。待光线和跟踪条件适宜时，系统启动快速跟踪指令，大致对准太阳后再进行精确跟踪。

1周 毕业实习总结；

2周 毕业设计开题、确定毕业设计方案；

3周—4周学生进行毕业设计需求分析；

5周—6周学生进行毕业设计方案设计阶段；

7周—8周毕业设计框架设计初步完成（或初步的样机设计）；

9周—10周毕业设计详细设计成型；

11周—12周毕业设计中期检查；

13周—14周完成毕业设计、设计装置（软件）等；

15周 完成毕业设计（论文）修改完善毕业设计、设计装置（或软件）等，指导教师审阅毕业设计（论文）；

16周 指导教师、评阅教师评阅毕业设计后修改；

16周末 毕业设计专业分组答辩。