基于dsp的高精度太阳能跟踪控制器设计与实现（可复制）.pdf

摘要
摘要
太阳能作为一种环保,绿色的新能源,目前全世界都在积极对太阳能的开
发利用进行广泛的研究。在我国,以太阳能为主的新能源的开发利用已成为国家
可持续发展战略的重要内容。通过理论分析,可以得到:自动跟踪式太阳能发电
装置与定点式太阳能发电装置相比,可以使太阳能的接收率提高 35%,可是目前
太阳能利用的转换率仅为 10%~20%。鉴于此,本文结合太阳能跟踪控制的基
本原理,设计了一种基于 DSP 的高精度太阳能跟踪控制器。
在分析研究国内外太阳能跟踪控制系统基本原理的基础上,本文设计了一种
新型的基于 DSP 的高精度太阳能跟踪控制器,其具有两个自由度,可以实现对太
阳高度角和方位角的跟踪。该跟踪控制器采用 DSP 作为控制芯片,SPS0606 作为
光电池传感器,由步进电机作为执行机构控制太阳能板对太阳位置的跟踪,使太
阳能跟踪装置始终正对着太阳位置。该跟踪控制器可以提高跟踪太阳的精度,还
具有较强的抗干扰性和鲁棒性。
本文的主要工作如下:
(1)设计太阳能跟踪控制器机械结构,该结构具有两个自由度,即水平方
向转动自由度和竖直方向转动自由度。该机械结构的运动由两个步进电机来驱
动,完成对太阳高度角和方向角的跟踪。
(2)设计太阳能跟踪控制系统硬件系统。硬件系统主要包括两个方面:检
测电路系统,控制电路系统。检测电路系统主要完成四象限光电池传感器信号的
滤波,放大,比较等,把采集的太阳能信号传递给控制电路。控制电路是完成整
个系统的控制部分,其根据 DSP 计算的控制信号,控制步进电机实现对太阳高度
角和方位角的控制。
(3)设计系统软件的算法。系统主要的算法包括太阳能跟踪控制器运动控
制方程的实现和基于 DSP 的数字滤波器的实现。太阳能跟踪控制器运动控制方程
依照太阳的运行规律来计算太阳的运行轨迹,即太阳视日运动轨迹。基于 DSP 的
数字滤波器的设计是根据 DSP 芯片的特点,结合 MALTAB 仿真软件设计出针对采
样信号的软件滤波器。
(4)完成太阳能跟踪控制系统的软件设计。 为设计平台,根据各
软件功能模块来设计相应的软件。主要的功能模块为:主程序模块,太阳跟踪角
度计算模块,信号采集模块,步进电机控制模块以及其它相关的功能模块的设计。
经过实际测试和检验,本文设计的高精度太阳跟踪控制器系统具有结构简
单、运行平稳、跟踪精度高、抗干扰性强等特点。
II
摘要
关键词:DSP 跟踪太阳高度角太阳方向角步进电机四象限光电池
III
Abstract
Abstract
Solar energy as an environmentally friendly, green renewable energy, currently
the world are actively the development and utilization of solar energy to undertake
extensive research .In China, the new solar-based energy development and utilization
has e an important part of national sustainable development strategies .
Through theoretical analysis,we can get that automatic tracking solar power and solar
power installations designated pared to solar energy utilization can be
increased by 35%, solar energy utilization but now only 10% to 20% .In view of this
paper, designed High-precision solar tracking controller based on DSP .
In the analysis of domestic solar tracking control system based on the basic
principles, the paper design of a new DSP-based high-precision solar tracking
controller, which has two degrees of freedom can be achieved on the solar elevation