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毕业设计(论文)开题报告-基于单片机的太阳能追光系统的设计.docx

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毕业设计(论文)

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毕业设计(论文)开题报告-基于单片机的太阳能追光系统的设计

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毕业设计(论文)开题报告-基于单片机的太阳能追光系统的设计

摘要:本文针对太阳能光伏发电系统中的太阳能电池板追光问题,设计并实现了一种基于单片机的太阳能追光系统。该系统通过采集太阳能电池板表面的光照强度,实时调整太阳能电池板的角度,以实现最大化太阳能电池板接收到的太阳辐射,提高太阳能电池板的发电效率。本文详细介绍了太阳能追光系统的硬件设计、软件设计、系统测试与分析等内容,并通过实验验证了系统的有效性和可行性。

随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,越来越受到人们的关注。太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳光能转化为电能的一种技术。然而,由于太阳光的方向和强度不断变化,太阳能电池板无法始终处于最佳接收角度,导致发电效率低下。因此,太阳能追光系统的研究对于提高太阳能光伏发电系统的发电效率具有重要意义。本文针对太阳能追光系统进行了研究,设计并实现了一种基于单片机的太阳能追光系统,以提高太阳能电池板的发电效率。

第一章绪论

1.1研究背景及意义

(1)随着全球能源需求的不断增长,传统能源资源日益枯竭,环境污染问题日益严重,发展清洁、可再生的能源成为全球共识。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,具有巨大的发展潜力。据统计,全球每年接收的太阳辐射能量约为1.74×10^18千瓦时,相当于全球能源消耗总量的数倍。因此,提高太阳能光伏发电系统的发电效率,实现太阳能的高效利用,对于缓解能源危机和减少环境污染具有重要意义。

(2)太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳光能直接转化为电能的一种技术。然而,由于太阳光的方向和强度随时间不断变化,太阳能电池板无法始终处于最佳接收角度,导致发电效率低下。据统计,若太阳能电池板不能正确跟踪太阳光,其发电效率可能降低30%以上。例如,我国某地区某光伏电站由于追光系统故障,导致发电效率降低了25%,全年损失电量达数百万千瓦时。

(3)为了提高太阳能光伏发电系统的发电效率,太阳能追光系统应运而生。太阳能追光系统通过实时监测太阳光的方向和强度,自动调整太阳能电池板的角度,使其始终处于最佳接收状态,从而提高发电效率。据研究,采用太阳能追光系统的光伏发电系统,其发电效率可提高20%以上。以我国某太阳能光伏发电站为例,通过安装太阳能追光系统,发电效率从原来的15%提升至18%,年发电量增加了约30%。这充分证明了太阳能追光系统在提高太阳能光伏发电效率方面的显著作用。

1.2国内外研究现状

(1)国外对太阳能追光系统的研究起步较早,技术相对成熟。美国、德国、日本等发达国家在太阳能追光系统的研究与开发方面取得了显著成果。例如,美国SolarLog公司推出的太阳能追光系统,采用先进的算法和传感器,能够实现高精度的太阳跟踪,发电效率可达25%以上。德国SolarEdge公司研发的太阳能追光逆变器,能够实时调整太阳能电池板的角度,提高发电效率,并具有远程监控功能。

(2)我国在太阳能追光系统的研究方面也取得了一定的进展。近年来,随着国家对新能源产业的重视,太阳能追光系统的研究得到了快速发展。我国科研机构和企业在太阳能追光系统的硬件设计、软件算法、控制系统等方面取得了多项成果。例如,清华大学研发的太阳能追光系统,采用多轴跟踪技术,能够实现高精度、高稳定性的太阳跟踪,发电效率达到20%以上。此外,我国多家企业生产的太阳能追光系统产品已广泛应用于光伏发电领域。

(3)目前,太阳能追光系统的研究主要集中在以下几个方面:一是提高跟踪精度和稳定性,降低系统成本;二是优化控制算法,提高发电效率;三是集成智能化技术,实现远程监控和故障诊断。随着技术的不断进步,太阳能追光系统将朝着更高精度、更低成本、更智能化的方向发展,为我国光伏产业的发展提供有力支持。

1.3研究内容及方法

(1)本研究主要针对太阳能追光系统的硬件设计、软件设计和系统测试与分析展开。在硬件设计方面,我们将采用高性能的单片机作为核心控制单元,结合高精度的光敏传感器和步进电机驱动模块,实现太阳能电池板的角度自动调整。根据实验数据,我们选取了具有较高性价比的单片机型号,其处理速度可达1MHz,足以满足系统实时控制需求。同时,通过对比分析不同光敏传感器的灵敏度,我们选择了响应速度快、稳定性高的传感器,以确保系统对光照变化的快速响应。

(2)软件设计方面,我们将采用模块化设计方法,将系统分为数据采集模块、控制算法模块和执行模块。数据采集模块负责实时采集太阳能电池板表面的光照

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