基于TMS320F2812的太陽跟蹤器設(shè)計
作者：周培濤，李成貴 北京航空航天大學(xué)
引言
太陽能是一種無污染、無噪聲、無公害的可再生能源，目前開發(fā)利用太陽能的方式很多，光伏發(fā)電是其中一種主要的利用方式。所謂光伏，是以太陽能電池為媒介，將太陽光直接轉(zhuǎn)化為電能的過程。我國目前采用的光伏發(fā)電電池以普通單晶硅多晶硅為主，轉(zhuǎn)換效率較低；聚光電池轉(zhuǎn)換效率較高，但需要跟蹤精度較高的太陽跟蹤器，時時刻刻跟蹤太陽，使太陽光線與集光板垂直，利用圖1所示的菲涅耳透鏡使光線匯聚在聚光器的聚光電池上，提高能量密度，從而提高發(fā)電效率。
1 太陽跟蹤器跟蹤原理
目前國內(nèi)外的太陽跟蹤器按跟蹤原理分為：傳感器檢測的主動跟蹤原理和太陽位置計算的被動跟蹤原理。本文將兩種原理相結(jié)合設(shè)計了基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812的太陽跟蹤控制器。
1．1 傳感器檢測的原理
利用硅光電池的光電效應(yīng)，在太陽能集光板上高度和方位方向各放置兩個長方形的硅光電池板，陽光通過通光筒照射在硅光電池板上，如圖2所示。
高度方向硅光電池被分為A、B兩個區(qū)域，方位方向硅光電池被分為C、D兩個區(qū)域。通過電壓比較電路可分別計算出它們之間的電壓差：
其中，UA、UB、UC、UD為A、B、C、D各點(diǎn)的電壓，K為標(biāo)定系數(shù)，由此可在一定范圍內(nèi)檢測角度偏差，從而確定運(yùn)動方向和角度變化大小。
1．2 太陽位置計算的原理
太陽在天球上的位置可由太陽高度角和太陽方位角來確定。地球上觀測點(diǎn)同太陽中心連線與地平面的夾角，稱為太陽高度角；地球上觀測點(diǎn)同太陽中心連線在地平面上的投影與正南方向之間的夾角，稱為太陽方位角。太陽運(yùn)行軌跡與太陽高度角α、方位角γ的關(guān)系如圖3所示。
