引言

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤器主要有：壓差式太陽(yáng)能跟蹤器，控放式太陽(yáng)跟蹤，時(shí)鐘式太陽(yáng)跟蹤器，比較控制式太陽(yáng)跟蹤器。純機(jī)械式的跟蹤器和時(shí)鐘式的機(jī)電跟蹤器精度偏低，本系統(tǒng)采用了精度相對(duì)較高的光敏電阻控制的雙軸太陽(yáng)跟蹤器的控制方式使光伏電池始終朝向太陽(yáng)；在天黑后，能夠使電池板重新朝向東方，實(shí)現(xiàn)日循環(huán)運(yùn)行。

太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng)

傳感器結(jié)構(gòu)

該跟蹤器的傳感器結(jié)構(gòu)見圖1。設(shè)置一個(gè)圓筒形外殼，在圓筒外部東、南、西、北四個(gè)方向上分別布置4只光敏電阻;其中P1、P3東西對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略的檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度即方位角;P2、P4南北對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略檢測(cè)太陽(yáng)的視高度即高度角;在圓筒內(nèi)部，東、南、西、北四個(gè)方向上也分別布置4只光敏電阻，用來精確檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度和太陽(yáng)的視高度。

立柱轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器

跟蹤器的結(jié)構(gòu)見圖2。步進(jìn)電機(jī)1固定在底座上，主軸及其支撐軸承安裝在底座上面（主軸相對(duì)于底座可以轉(zhuǎn)動(dòng)），轉(zhuǎn)動(dòng)架以及支架固定安裝在主軸上，光伏電池、步進(jìn)電機(jī)2安裝在支架上面（光伏電池相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)），步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸連接在光伏電池上。

當(dāng)光線發(fā)生偏移，控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架以及固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上的主軸、支架以及光伏電池轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)光伏電池相對(duì)與支架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤［2］。

MPPT控制器

光伏電池的輸出功率與它的工作電壓有關(guān)（U-P曲線一般呈先上升后下降的光滑曲線，中間的某個(gè)電壓值取得最大功率），只有工作在最合適的電壓下，它的輸出功率才會(huì)有個(gè)唯一的最大值。如：在日照強(qiáng)度為1000W/m2下，U=24V，I=1A;U=30V，I=0.9A;U=36V，I=0.7A;可見30V的電壓下輸出功率更大。MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）控制器主要功能是：檢測(cè)主回路直流電壓及輸出電流，計(jì)算出太陽(yáng)電池陣列的輸出功率，并實(shí)現(xiàn)對(duì)最大功率點(diǎn)的追蹤［3］。圖3為實(shí)際應(yīng)用擾動(dòng)與觀察法來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤的示意圖。

擾動(dòng)電阻R和MOSFET串連在一起，在輸出電壓基本穩(wěn)定的條件下，通過改變MOSFET的占空比，來改變通過電阻的平均電流，因此產(chǎn)生了電流的擾動(dòng)［4］。同時(shí)，光伏電池的輸出電流和輸出電壓亦將隨之變化，通過測(cè)量擾動(dòng)前后光伏電池輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動(dòng)方向，當(dāng)擾動(dòng)方向正確時(shí)太陽(yáng)能光電板輸出功率增加，下一周期繼續(xù)朝同一方向擾動(dòng)，反之，當(dāng)太陽(yáng)能光電板輸出功率減少時(shí)，表示擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，下一周期朝反向擾動(dòng)，如此反復(fù)進(jìn)行著擾動(dòng)與觀察來使太陽(yáng)能光電板輸出達(dá)最大功率點(diǎn)。