目录
摘要 (1)
第1章概述 (3)
1.1太阳能的特点 (3)
1.2太阳能跟踪技术现状 (4)
1.3本章小结 (8)
第2章跟踪系统的设计构想及框架 (9)
2.1跟踪系统的设计要求 (9)
2.2跟踪系统的组成 (9)
2.2.1 太阳能采集装置 (10)
2.2.2 转向机构 (10)
2.2.3 控制部分 (11)
2.2.4 贮能装置 (11)
2.2.5 逆变器 (11)
2.2.6 控制器 (11)
2.3太阳照射规律 (12)
2.3.1 地球围绕太阳的运行规律 (12)
2.3.2 太阳高度角和方位角的确定 (13)
2.4本章小结 (16)
第3章机械部分的设计 (17)
3.1整体框架的设计 (17)
3.2减速装置的选型 (18)
3.3驱动电机的选型 (19)
3.4本章小结 (20)
第4章控制部分的设计 (21)
4.1控制器 (21)
4.1.1 匹配系统 (21)
4.1.2 并联调节器 (23)
4.1.3 串联调节器 (23)
4.2单片机的选型 (24)
4.2.1 结构框图: (24)
4.2.2 AT89C51的引脚 (25)
4.3计时芯片的选型 (29)
4.4步进电机驱动芯片的选型 (31)
4.5整体电路图的设计 (34)
4.6本章小结 (34)
第5章程序部分的设计 (35)
5.1流程图设计 (35)
5.2程序设计 (37)
5.3本章小结 (41)
结论与展望 (42)
参考文献 (43)
致谢 (44)
太阳能跟踪机理及系统设计
摘要
随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统是以单片机为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键字：太阳能电池，太阳照射角，自动跟踪，单片机，步进电机
Abstract
With the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgy-based energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeing-up the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect.
In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. The system is based on single-chip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dual-axis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.
At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the
east-west to the point of view will be changed once an hour, the north-outh perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the north-south change in control.
Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.
Keywords:solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor
第1章概述
1.1 太阳能的特点
太阳是一个巨大的能源，万物生长都要依靠太阳，地球上绝大部分能源归根究底是来自太阳的。煤炭，石油都是古时候由动物或植物存储下来的太阳能。全世界人们一年所用的各种能量之和也只有到达地球表面的太阳能的数万分之一，因此利用太阳能的潜力是十分大的。而相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。
太阳辐射能与煤炭，石油，核能相比较。有如下的优点:
1.储量的“无限性”
太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用能量巨大。太阳放射的总辐射能量大约是3.75 X 1021 kW，极其巨大的。其中到达地球的能量高达1.73 X 1011kW,穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能大约为8.1X1013kW。在到达地球表面的太阳辐射能中，到达地球陆地表面的辐射能大约为1.7 X 1013kW，相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的三万五千多倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于人类历史来说，太阳可源源不断供给地球能源的时间可以是无限的。相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源缺乏、枯竭的最有效途径。
2.存在的普遍性
虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀但相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。
3.利用的清洁性
太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源。
4.利用的经济性
可以从两个方面看太阳能利用的经济性。一是太阳能取之不尽，用之不竭，而且在接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下，有些太阳能利用己具经济性。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破，太阳能
利用的经济性将会更明显。
1.2 太阳能跟踪技术现状
现阶段国内外已经有的跟踪装置的跟踪方式可分为单轴跟踪和双轴跟踪两种。
(1)单轴跟踪一般采用：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。这三种方式都是单轴转动的南北向或东西向跟踪，工作原理基本相似。
图1.1 单轴焦线东西水平布置（南北跟踪）
图1.1是第3种跟踪方式的原理，跟踪系统的转轴(或焦线)东西向布置，根据事先计算的太阳方位的变化，太阳能设备的能量转换部分绕转轴作俯仰转动跟踪太阳。采用这种跟踪方式，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，此时太阳能接收率最大;而在早上或下午太阳光线都是斜射。单轴跟踪的优点是结构简单，但是由于入射光线不能始终与太阳能设备的能量转换部分的主光轴平行，接收太阳能的效果并不理想。
(2)双轴跟踪又可以分为两种方式:极轴式全跟踪和高度一方位角式全跟踪。极轴式全跟踪原理如图1.6所示，太阳能设备的能量转换部分的一轴指向天球北极，即与地球自转轴相平行，故称为极轴；另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。工作时太阳能设备的能量转换部分所在平面绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳方位角:反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应太阳高度角的变化，通常根据季节的变化定期调整。这种跟踪方式并不复杂，但在结构上反射镜的重量不通过极轴轴线，极轴支承装置的设计比较困难。
图1.2 极轴式跟踪
高度角-方位角式太阳跟踪方法又称为地平坐标系双轴跟踪，其原理如图1.7所示。太阳能设备的能量转换部分的方位轴垂直于地平面，另一根轴与方位轴垂直，称为俯仰轴。工作时太阳能设备的能量转换部分根据太阳的视日运动绕方位轴转动改变方位角，绕俯仰轴作俯仰运动改变太阳能设备的能量转换部分的倾斜角，从而使能量转换部分所在平面的主光轴始终与太阳光线平行。这种跟踪系统的特点是跟踪精度高，而且太阳能设备的能量转换部分的重量保持在垂直轴所在的平面内，支承结构的设计比较容易。
图1.3 高度-方位角式全跟踪
不论是单轴跟踪或双轴跟踪，太阳跟踪装置可分为：时钟式、程序控制式、压差式、控放式、光电式和用于天文观测和气象台的太阳跟踪装置几种。
现就地平坐标系跟踪方法的应用对太阳能跟踪系统进一步做一下分析
国家太阳能检测中心开发了一套太阳集热器性能测试系统，其中就包括了太阳跟踪
器。该中心在集热器性能测试试验中，要求集热器采光面始终垂直太阳光线，入射角偏差不超过5°，因此需要对太阳进行实时跟踪。
该跟踪器采用地平坐标系跟踪方式，主要由水平回转转台、垂直回转转台、两台步进电机以及集热器台架组成。集热器固定在台架平面上;水平转台相当于集热器的方位轴，由一台步进电机驱动，绕垂直于当地水平面的轴旋转，用以跟踪太阳的方位角，其控制流程为:步进电机一谐波减速器(降速增矩、角度细分)一水平回转转台。减速器的传动比为1:120，电机转动120°时水平转台相应转动1°，以步进电机0.360 的步距角计算，当水平转台转动1°时，步进电机发出120°/0.36个脉冲，山此可以计算集热器方位角为a时步进电机发出的脉冲数为120a/0.36个;另一台步进电机驱动同步带轮带动丝杠螺母旋转，使丝杠进行直线运动，相当于改变俯仰轴转角用以改变集热器的倾斜度，从而跟踪太阳的高度角，其控制流程为:步进电机一同步带轮(传递动力卜丝杠螺母(旋转运动)一丝杠(直线运动)。同步带轮与丝杠的传动比为2:1，当步进电机转动1圈即360°时丝杠螺母转动半圈，丝杠相应走过3rn们n，由此通过集热器台架的倾角变化计算出丝杠直线运动的距离，再经过传动比换算出步进电机应转动的角度，根据0.36°的步距角就可以算出相应的脉冲数。
试验主程序流程如图1.4所示。每当试验时，跟踪器在跟踪太阳前先得让方位轴和俯仰轴自动回零;然后根据太阳当前位置从零点处自动快速指向太阳;接着每间隔一定时间，自动调整一次集热器的位置，使其采光面垂直于太阳光线，实现实时太阳跟踪。
自动跟踪子程序流程见图1.5。其中，2轴为俯仰轴，X轴为方位轴。由于影响跟踪精度的因素很多，不仅跟当地纬度、太阳赤纬角、太阳时角的取值有关，还跟步进电机的精度以及跟踪转台的机械结构有关，因而需要对跟踪轨迹的程序进行校正。校正采用手动操作，使跟踪台的两个轴带动集热器转动，同时不断观察日暑的影子，当影子刚好聚为一点时为最佳，记录下从原点到该点两轴的步进电机各自走过的实际脉冲数，然后依据算法计算两轴的步进电机从原点到该点的理论脉冲数，根据实际脉冲数与理论脉冲数之差，可算得到角度之差，就是高度角和方位角的修正值。校正可以选择任一天中的几个不同时刻进行，得到一组高度角和方位角的校正系数，取其平均值。用正系数校正理论值存入控制程序，可以提高跟踪精度。
主程序开始
跟踪台自动回零
实验初始参数设置
试验开始？
自动跟踪子程序
数据采集子程序
流量控制子程序
温度控制子程序
数据处理子程序
试验结束？
主程序结束
N
N
Y
Y 图1.4 试验主流程图
1.3 本章小结
在本章节中分析了现代能源日益短缺的严峻现状和新型能源发展的趋势，从而说明了利用太阳能做为一种新型能源是有效而可行的，太阳能是一种清洁环保并且用之不竭的能源，如何对其进行利用将是未来能源研究发展的趋势。另外，本章节还对地平坐标系跟踪方法的应用进行了分析，从而对目前的太阳能跟踪技术有了一定的了解。为本课题中太阳能自动跟踪系统的研发提供了基础和依据。
子程序开始
计算太阳当前位置
跟踪器当前位置
是否为零点？ 自动调整跟踪对准太阳
跟踪器自动快速指向太阳
是否已对准太阳？
子程序结束
图1.5 自动跟踪子程序
Y
Y
N N
第2章跟踪系统的设计构想及框架
2.1 跟踪系统的设计要求
本系统研制的出发点是更加有效的利用太阳能。对太阳能的利用一般都是采用太阳能采集装置把太阳能量转化为其他类型的可用能源而加以利用，在本研究中，确定了使用太阳能电池板把太阳能量转化为电能。对太阳能进行电能转换的时候，由于太阳的位置是随着时间的变化而改变的，如果采用固定式的太阳能接收装置，此装置的位置无法随太阳改变，只能在固定时段有效的吸收太阳能，在其他时段的吸收效率就十分低下，因此，要使太阳能的吸收效率提高，采用太阳跟踪系统对太阳进行实时跟踪是可行和有效的。在本课题中采用的是双轴跟踪的方法对太阳进行即时跟踪，使太阳能接收装置能够始终正对太阳，从而提高吸收效率。
本系统的整体研发要求是经济、结构简单、性能可靠。根据本系统的整体要求，装置的各组成部分应该选用常用而且性价比与可靠性较高的构件，充分考虑其经济性.在结构设计中，要使系统机构尽量简洁，避免过于复杂和昂贵，要便于安装和维护。在控制部分的设计中，要考虑到系统的全天候性要求，选用耐用和抗干扰性强的执行元件，避免频繁发生系统故障。
2.2 跟踪系统的组成
跟踪系统主要构成一般为：（1）太阳能采集装置；（2）转向机构；（3）控制部分；（4）贮能装置；（5）逆变器。系统组成如图2.1所示。
控制器
控制部分转向机构太阳能采
直流负载
集装置
交流负载逆变器贮能装置
图2.1 跟踪系统的基本构成
2.2.1 太阳能采集装置
本光伏发电系统的目的即是对太阳能进行有效的吸收，从而尽可能多的把太阳能量转化为可用电能，提供给耗电负载使用，起到节省能源的目的。在本系统的研发中，太阳能电池是太阳能采集装置的首选部件。
但是太阳能电池本身容易破碎、易被腐蚀，若直接暴露在大气的环境中，光电转化的效率就会由于环境潮湿、灰尘、酸雨等影响而下降，最后以至于破碎失效。不能满足本系统经久耐用的研发要求。因此，太阳能电池需要通过胶封、层压等方式封装成平板式结构才能投入使用，如层压的封装方式，即将太阳能电池片的正面和背面各用一层透明、耐老化、黏结性好的热熔性胶膜封装，并采用透明度高、耐冲击的低铁钢化玻璃做为盖板，用耐湿抗酸的复合薄膜或者玻璃等其他材料做背板，通过真空层压工艺将电池片、正面盖板和背板薪合为一个整体，从而构成一个使用的太阳能电池发电器件，称为太阳能电池组件。
目前市场上的太阳能电池基本都为封装后的成品，通过封装处理的太阳能电池就可以应对各种气候条件，并且耐冲击，可以适应各种应用条件，达到了长期使用的目的，从而很好的满足了本太阳能光伏发电系统的研发要求。
2.2.2 转向机构
由于本太阳能光伏发电系统要求最大限度的利用太阳能，因此必须要研制一套机构用来跟踪太阳的实时位置。
转向机构机械部件的选取必须满足性能可靠、价格低廉和结构简单的研发要求。选取的是普通的市面常见的装置，这样能使整个转向机构结构紧凑、性价比高。转向结构的构成设想基于简单易安装的要求，主要由底座、驱动电机、联轴器、减速机构、电池板固定框架等构成。
在转向机构的组成中，底座主要由普通的钢材加工而成，便于拆卸和移动。驱动电机选用的是步进电机，此种电机性能可靠，对于角度量转向控制精确。连轴器选用的是普遍使用的弹性联轴器，耐冲击，经久耐用。由于研发要求系统要结构紧凑，电机选取的为小型步进电机，输出扭矩达不到转向要求，因此要选用减速机构来提升输出扭矩，在本光伏系统中，选取的是小型涡轮蜗杆减速机构;并且，太阳的角度控制要求精确，要合理的选取涡轮蜗杆减速机构的传动比，在系统设计中选用的传动比为50:1即可达到要求。电池板固定架用来对太阳能电池板进行固定，要求设计合理，稳定。
2.2.3 控制部分
在本系统中，要根据即时时间进行太阳角度的运算，调整系统精确转向，因此要合理选用控制芯片完成此功能。
由于太阳的位置角度和时间有关，要对时间进行实时监控和有效读取，必须选取计时芯片完成此功能。在本系统中使用的时间芯片是8563，用来进行时间的控制。
在本系统中，考虑选用的控制核心为单片机。单片机将中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器/计数器单元集成在一块芯片上，构成一个完整的计算机体系。单片机把各项功能部件都集成在一块芯片上，因此它的结构紧凑、超小型化、价格低廉、易于开发应用。本太阳能光伏发电系统的控制部分选用的AT89C51单片机。
2.2.4 贮能装置
本系统的制造目的是对太阳能进行采集，并加以利用，因此需要将太阳能电池组件产生的电能储存起来，用于其他耗电场合.蓄电池组是本太阳能光伏发电系统的贮能装置，它的作用是将太阳能电池方阵从太阳辐射能转换来的直流电转换为化学能贮存起来，以供应用。
蓄电池在太阳能光伏发电系统中的充电方式为：当太阳能电池板的电势大于蓄电池的电势时，电能充入蓄电池，蓄电池处于充电状态。当太阳能电池方阵不发电或电动势小于蓄电池电势时，由于阻塞二极管的作用，蓄电池不会通过太阳能电池方阵放电。
在本光伏发电系统中考虑使用的蓄电池可以选用铅酸蓄电池和碱性蓄电池。比对两种蓄电池的特点，铅酸蓄电池价格低廉，原材料易得，维护方便，原材料丰富，但体积较大。碱性蓄电池维护容易，寿命较长，结构坚固，不易损坏，但价格昂贵，制造工艺复杂。从技术和经济方面综合考虑，在本系统中贮能装置应采用铅酸蓄电池为宜。2.2.5 逆变器
本系统能对太阳能量加以吸收和转化，并将其产生的电能贮存起来，但是因为铅酸蓄电池提供的是直流电，不能直接给交流用电器供电，普通的用电器的电压为220V交流电，因此必须采用逆变器将蓄电池的直流电转化为普通用电器可以使用的交流电。
逆变器是将直流电变换为交流电的电力变换装置，逆变器技术在电力电子技术中已经较为成熟。
2.2.6 控制器
为了最大限度地利用蓄电池的性能和延长使用寿命，必须对它的充电条件加以规定
和控制。无论太阳能光伏发电系统是大还是小，是简单还是复杂，充电控制器都必不可少。一个好的充电控制器能够有效地防止蓄电池过充电和深度放电，并使蓄电池使用达到最佳状态。
蓄电池充电控制通常是由控制电压或分并联调节器、串联调节器，齐纳二级管（硅稳压管），次级方阵开关调节器控制电流来完成的。一般而言，蓄电池充电方法有三种：恒流充电、恒压充电和恒功率充电，每种方法具有不同的电压和电流充电特性。光伏发电系统中，一般采用充电控制器来控制充电过程，并对过充电进行保护，最常用的充电控制器有：完全匹配系统、并联调节器、部，脉冲宽度调制（PWM）开关，脉冲充电电路。针对不同的光伏发电系统可以选用不同的充电控制器，主要考虑的因素是要尽可能的可靠、控制精度高及低成本。所用开关器件，可以是继电器，也可是MOS晶体管。但采用脉冲宽度调制型控制器，往往包含最大功率的跟踪功能，只能用MOS晶体管作为开关器件。此外，控制蓄电池的充电过程往往是通过控制蓄电池的端电压来实现的，因而光伏发电系统中的充电控制器又称为电压调节器。
控制器可分为并联控制器和串联控制器两种，本设计中选择并联控制方式。
2.3 太阳照射规律
2.3.1 地球围绕太阳的运行规律
众所周知，地球每天为围绕通过它本身南极和北极的“地轴”自西向东自转一周。每转一周为一昼夜，一昼夜又分为24h，所以地球每个小时自转15°。
地球除了自转外，还绕太阳循着偏心率很小的椭圆形轨道(黄道)上运行，称为“公转”，其周期为一年。地球的自转轴与公转运行的轨道面(黄道面)法线倾斜成23°27′的夹角，而且地球公转时其自转轴的方向始终不变，总是指向天球的北极。因此，地球处于运行轨道不同位置时，阳光投射到地球上的方向也就不同，形成地球四季的变化。
假设观察者位于地球北半球中纬度地区，我们可以对太阳在天球上的周年视运动情况做如下描述。
每年的春分日(3月12日)，太阳从赤道以南到达赤道(太阳的赤纬占δ=0°)，地球北半球的天文春季开始。在周日视运动中，太阳出于正东而没于正西，白昼和黑夜等长。太阳在正午的高度等于90°-φ (φ为观察者当地的地理纬度)。春分过后，太阳的生落点逐日移向北方，白昼时间增长，黑夜时间缩短，正午时太阳的高度逐日增加。
夏至日(6月2日)，太阳正午高度达到最大值90°-φ+23°27′，白昼最长，这时候地球北半球天文夏季开始。夏至过后，太阳正午高度逐日降低，同时白昼缩短，太阳的升落又趋向正东和正西。
秋分日(9月23日)，太阳又从赤道以北到达赤道(太阳的赤纬δ=0°)，地球北半球的天文秋季开始。在周日视运动中，太阳多出于正东而没于正西，白昼和黑夜等长。
秋分过后，太阳的生落点逐日移向南方，白昼时间缩短，黑夜时间增长，正午时候太阳的高度逐日降低。冬至日(12月2日)，太阳正午高度达最小值90°-φ-23°27′，黑夜最长，这时地球北半球天文冬季开始。冬至过后，太阳正午高度逐日升高，同时白昼增长，太阳的升落又趋向正东和正西，直到春分日(3月21日)太阳从赤道以南到达赤道。
2.3.2 太阳高度角和方位角的确定
（1）Coper 方程
太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角，以占表示。在一年中，太阳赤纬每天都在变化，但不超过士23°27′的范围。夏天最大变化到夏至日的+23°27′;冬季最小变化到冬至日的-23°27′.太阳赤纬随季节变化，按照Coper 方程，
由式(41)计算
δ=23.45sin(360?365284n
+) …………………… (1.1)
式中，n 为一年中的天数，如:在春分，n=81，则δ=0，自春分日起的第d 天的太阳赤纬为:
δ=23.45sin 3652d
π ………………………… (1.2)
（2）太阳角的计算
如图2.2所示，指向太阳的向量S 与天顶Z 的夹角定义为天顶角，用θ Z 表示；向量
S 与地平面的夹角定义为太阳高度角，用h 表示；S 在地面上的投影线与南北方向线之间的夹角为太阳方位角，用γ表示。太阳的时角用ω表示，它定义为:在正午时ω=0，每隔一个小时增加15°，上午为正，下午为负。
图2.2 太阳角的定义
1）太阳高度角
计算太阳高度角的表达式为
sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosω………………（1.3）式中，φ沪为地理纬度；δ占为太阳赤纬；ω口为太阳时角。
正午时，ω=0，cosω=1，(4.3)式可以简化为：
sinh=sinφsinδ+cosφcosδ=cos(φ-δ)
因为，cos（φ-δ）=sin[90士（φ-δ）]，所以
sinh=sin[90土（φ-δ）] …………………（1.4）正午时，若太阳在天顶以南，即φ>δ，取
sinh=sin[90一（φ-δ）]
从而有，
h=90+φ-δ …………………………………… （1.5）
在南北回归线内，有时正午时太阳正对天顶，则有φ=δ，从而h=90°。
2）太阳方位角
太阳方位角按下式计算，
cos γ=
δδ
δcos cosh sin sin sinh - ……………………… (1.6)
也可用下式计算， sin γ=cosh sin cos ω
δ ………………… (1.7)
根据地里纬度，太阳赤纬以及观测时间，利用式(4.6)或者式(4.7)中的任意一个可以求出任何地区，任何季节某一时刻的太阳方位角。
3）日照时间
太阳在地平线的出没瞬间，其太阳高度角h=0。若不考虑地表曲率及大气折射的 影响，根据式(4.3)，可得出日出日没时角表达式
cos ω
θ=-tan φtan δ …………………… (1.8) 式中ω θ-日出或日没时角，
以度表示，正为日没时角;负为日出时角。对于北半球，当-1≤- tan φtan δ≤+1，解式(1.8)，有
ω θ=arccos(-tan φtan δ) …………………… (1.9)
求出时角ω θ后，日出日没时间用t=
h o 15ω
求出。 一天中可能的日照时间由下式给出 N=152
arccos(-tan φtan δ) ……………… （1.10）
利用太阳高度角和方位角的数学模型，就可以在固定纬度，固定时段计算出太阳在此条件下的方位。从而可以通过控制使光伏系统朝向太阳位置对其进行有效跟踪，提高系统的发电效率。
2.4 本章小结
本章节对课题研制的太阳能光伏发电系统提出了具体的要求，即经济、结构简单、性能可靠等，此次设计的研究要以此为方向。并且研究了系统组成部分的构成，材料尽量选取经久耐用、技术成熟、性价比高、普遍可见的设备，来提高系统性能，降低系统成本。本章还简要的叙述了太阳能发电系统的基本构成，阐述了各个组成部分的功能和实现方法，并且阐述了太阳能的照射规律从而为以后的控制方式的设计提供一个理论基础。
第3章机械部分的设计
3.1 整体框架的设计
本设计中通过东西向的方位角跟踪和南北向的高度角的跟踪达到使太阳能电池板能够始终正对太阳照射角，从而达到提高太阳能利用率的目的，因此转向部分首先需要满足能够进行东西向和南北向的自由转动。同时，此跟踪系统的设计还必须本着造价低廉、可靠性高、结构简洁的原则进行。机械转向机构在结构上要做到结构紧凑、布局合理，选件不能过大臃肿，在同等条件下，尽量选用小型的构件。
图3.1 跟踪系统的机械结构
通过对目前多种太阳能采集装置的机械结构的收集和对比，再在几种比较合适的结构的基础上进行一些修改以更加符合本设计的要求，最终得到的结构如图3.1所示。此结构在东西向和南北向都有很大的转动空间，并且结构简单，耗材较少，比较适合小型
I 目录 中文摘要 ABSTRACT 第一章引言 1.1选题的背景和意义 (1) 1.2国内外光伏发电发展现状...................... 1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点.............. 1.2.2我国光伏产业发展现状........................ 1.3光伏电源具有以下优势...................... 1.4新一代照明光源-白光LED...................... 1.5论文的研究目的和意义...................... 第二章太阳能LED照明系统的总体设计................... 2.1太阳能LED照明系统的基本结构................... 2.2控制器的整体结构 第三章太阳能电池板 3.1太阳能的工作原理和特性 3.1.1太阳能电池的基本原理 3.1.2太阳能电池的特性曲线 3.2太阳能电池的最大功率跟踪 3.2.1最大功率点跟踪原理 3.3本系统采用的MPPT控制方式 3.3.1功率比较法 3.3.1.1功率比较法原理 3.3.1.2功率比较法的算法设计 3.4本章小结 第四章主体电路的设计 4.1整体电路设计 4.1.1电源电路设计 4.1.2 LED驱动电路 4.2单片机的算法实现 4.3 DC/DC变换器式 (25) 4.3本系统采用的MPPT控制方式 (29) 4.3.1功率比较法 (29) 4.3.2最大功率的模糊控制 (32) 4.4本章小结 (33) 第五章太阳能LED照明系统光源优化的研究 (34) 5.1超高亮白光LED的原理和特性 (34) 5.1.1发光原理 (34) 5.1.2工作特性 (34)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
二、设计范围 1、路灯位置布置。 2、风光路灯互补配置。 3、路灯防雷设计。 4、路灯抗风设计 三、风光互补路灯的配置方案及控制系统 1、路面形式：本次道路照明设计全长约XXXXm，路宽XXXXm，两侧绿化带各宽2.5m，2侧人行道各宽3m，车行道宽15m。 2、自然条件：本地区平均年日照时间2.84h，经纬度北纬26.35，东京106.42 3、照明方式：根据贵阳的自然条件及村镇道路对照明上的需求选择太阳能型路灯，光源选LED，照明系统每天工作8.5小时。 4、布置方式：本次设计路双侧对称布置于绿化带内，距道路中心线8m，灯杆间距25m，特殊路段可作适当调整，灯杆10m，灯高8m，悬挑1.5m～2m。 5、灯具：灯具结构均为一体化LED光源，压铸铝壳及钢化玻璃透光罩，灯罩防护等级IP≤65，维护系数0.6。 6、灯杆：采用优质Q235经模压成型，灯杆表面热镀锌处理后表面聚酯粉体涂装（白色），灯杆壁厚≥4mm。 7、太阳能电池组件：单晶硅电池组件360W(60X6),铅酸蓄电池100AHx2（24V）、路灯输出电压24V，太阳能电池板为6块串并联，顶3块，下3块。 8、安装角度：太阳能电池板与地平线最佳倾斜角+8度，正南偏西5度，厂家需根据现场条件复合确定。 9、光源LED功率消耗：120x1W系统功耗约140W，光通量约为10800lm。 10、风光互补系统控制器：具有过充、过放、电子短路、过载保护、防反接保护、雷电保护、短路保护、显示电池容量、智能化温度补偿，负载开机恢复设置、光控输出设置功能。 四、抗风设计 1、太阳能组件：厂家应保证能受当地的风速而不致于损坏，电池组件支架与灯杆的连接，应使用灯杆螺栓固定连接。 2、灯杆和基础：路灯灯杆和基础的抗风设计与电池板的高度、面积、倾角及灯杆结构、当地最大风速有关。由灯杆厂家进行计算和设计，保证最大风速时太阳能路灯的稳定性。 五、防雷设计 1、安全电压：本次设计太阳能路灯为DC24V,属安全电压，不做电气保护接地。 2、防雷接地：（1）不可用路灯、太阳能电池板作为接闪器；（2）用金属灯柱兼作接闪器和引下线；（3）路灯基础钢筋笼在-0.50m以下其钢筋表面积大于0.37m时，可作为防雷接地体。否则应增加人工接地极，接地电阻≤10Ω，必要时将接地体连接；接地同一般路灯。（4）在路灯控制器内设置TVS（瞬时电压抑制）防雷保护。 六、其它 1、说明中与图纸如有不符之处，应以有关施工图为准。 2、所有电气设备应选用国家现行的技术的先进产品，不得采用国家明令淘汰的产品。 3、施工图中所附的路灯立面图仅为参考，具体样式可由建设单位确定，本次
毕业设计指导书 （热动专业） 建筑环境与设备专业教研室 邢秀强 2014年2月
一．设计原始资料 1．工程所在地：每人一个地点，查出该地点的室外设计计算气象参数、水质资料等。 原始资料是设计工作的重要依据之一。设计时如果原始资料不全或有错误，那就会引起设计方案上的变化，甚至造成经济上的重大损失和浪费。因此，在进行冷冻站设计之前，应进行一系列的调查研究，收集有关原始资料。 气象资料系指冷冻站所在地区的最高和最低温度、采暖计算温度、大气相对湿度、土壤冷结深度、全年主导风向及当地大气压力等。 水质资料系指确定使用的冷却水水源的水质资料，其主要指标包括水的浑浊度、水中含铁量、水的碳酸盐硬度和PH值。 此外，还应了解水源、水温及供水情况等。 2．土建资料见建筑条件图。三个建筑图（工程），机房、速冻间建筑图相同。选择每个建筑图人数不超过三人。冷藏库围护结构保温材料为聚氨酯发泡，厚度为100mm。速冻间围护结构保温材料为聚氨酯发泡，厚度为150mm. 3、选择同一建筑图的同学，冷藏库、速冻间产品必须不同（肉类、鱼类）。 二．毕业设计说明书要求及内容 （一）毕业设计说明书要求 1．说明书应包括：前言，英文摘要，目录、正文及小结、参考
文献等。英文摘要约1000个左右印刷符号。 2、说明书中的计算方法及采用的有关数据必须注明出处，并说明公式中的各符号的意义及单位。 a)计算结果宜用表格形式列出，并画出必要的草图。 b)说明书正文15000字以上。 c)说明书应电脑打印，要求文中文字逻辑通顺，计算正确。 3.至少参考2篇外文资料，外文资料到图书馆查阅。 （二）毕业设计说明书内容 1设计依据 室外气象参数、甲方提出的要求、本工程其他专业提供的设计资料（建筑设计、使用功能、服务对象与工艺过程的要求、建筑物围护结构的热工性能等）。 2设计范围 根据设计任务要求和有关资料，说明本专业设计内容。应明确说明自己设计部分的设计范围。 3冷负荷计算 冷冻站的冷负荷是制冷设备选择的依据。 4制冷系统方案的确定 （1）制冷装置型式的选择（包括制冷剂的选择） （2）蒸发器型式的选择 冷库中冷分配设备的选型应根据食品冷加工或冷藏的要求确定，一般应附和下列要求：
安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 毕业设计论文 基于单片机的太阳能路灯控制器设计 摘要 本论文主要完成对光伏电源LED照明控制系统进行优化设计和研究，以使系统达到稳定、操作方便、节能环保的要求。太阳能路灯智能控制器以AT89C52单片机为核心，主要由六个部分组成：太阳能电池板、蓄电池、负载（LED路灯）、控制器、测量电路、充电电路、放电/负载驱动电路。本课题的主要研究内容有：针对现有独立运行的太阳能路灯控制器的特点，实现多点控制蓄电池剩余荷电容量（SOC）控制和脉宽调制信号（PWM）来驱动太阳能LED路灯控制器的硬件设计和软件程序设计。 首先对太阳能路灯基本模块组成、基本功能及发展现状进行了阐述，并根据蓄电池剩余荷电容量（SOC）的数学模型和剩余荷电容量（SOC）与蓄电池的使用寿命的关系提出了单片机系统改进的控制方案，并根据实际需要提出用脉宽调制信号（PWM）来驱动和调节白光LED，可使白光LED工作于发射最纯净白光。半导体PN结技术的太阳能光伏发电技术与发光二极管(LED)照明技术，都有着环保、节能、长寿命和安全的特点。对这两项技术的高效结合进行优化研究，符合我国目前节能，环保及可持续性发展的目标。 总之，随着城市规模的不断扩大，现有的路灯技术不能达到环保节能的要求，本文采用多点控制蓄电池剩余荷电容量（SOC）控制和脉宽调制信号（PWM）来驱动太阳能LED路灯控制器的硬件设计和源程序设计，能有效解决LED太阳能路灯的不足。因此，本课题设计对我国LED路灯节能环保的发展有很大的现实意义。 关键词：光伏发电；剩余荷电容量；脉宽调制信号；控制系统
基于单片机的太阳能路灯控制器设计 II
太阳能光伏照明控制系统的硬件电路项 目设计方案 1.1概述 传统的化石能源资源日益枯竭，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展。能 源的需求有增无减，能源资源已成为重要的战略物资，化石能源储量的有限性是发展可 再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能 源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有 41年，其年占世界能源总消 耗量的40.5%,国内剩余可开采年限为15年；天然气剩余可采年限61.9年，其年占世 界能源总消耗量的24.1%，国内剩余可开采年限30年；煤炭剩余可采年限230年，其 年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余可开采年限81年；铀剩余可采年限71年, 其年占世界能源总消耗量的 7.6%，国内剩余可开采年限为50年。 太阳能利用和光伏发电是最有发展前景的可再生能源，因此，世界各国都把太阳能 光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向，制定了相应的导向政策。在光伏发 电的历史上，最早规模化推广的是日本，而后是德国，再发展到现在大力推广的包括美 国、西班牙、意大利、挪威、澳大利亚、韩国、印度等超过 40个国家与地区，如日本 “新阳光计划”、欧盟“可再生能源白皮书”，以及美国国家光伏发展计划、百万太阳能 屋顶计划、光伏先锋计划等的相继推出，成为近年来推动太阳能光伏发电产业的主要动 力。根据欧盟的预测：到2030年太阳能发电将占总能耗10%以上，到2050年太阳能发 电将占总能耗20% 1.2光伏照明系统的结构 光伏照明系统主要由五大部分组成，即太阳能电池、蓄电池、控制器、照明电路、 负载，如下图1-1所示。 在系统中，控制器是整个系统的核心。它控制蓄电池的充电及蓄电池对负载的供电, 对蓄电池性能、使用寿命有非常大的影响。目前，光伏系统主要由于控制器控制蓄电池 充电方式不合理，降低了蓄电池寿命而导致整个系统可靠性不高，因此，在控制器的设 计中采用什么样的充电 图1- 1光伏系统组成框图
广东石油化工学院电工电子技术毕业设计题目家庭照明电路 目录
一、总体方案与原理说明. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .3 二、客厅单元电路.. . . . . . . .. . . . . .. .. . . . . . . .. .. . . . . .. . . .. . . .. . . . 4 三、厨房电路单元. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . .6 四、卧室单元电路图. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ..8 五、卫生间单元电路. . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .. . . .9 六、走廊阳台灯的自动控制系统. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . . .. .. . . .9 七、电线的相关资料. . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . . ..10 八、工程造价.. . . . . . . .. . . . . .. .. . . . . . . .. .. . . . . .. . . .. . . .. . . . . . (12) 九、设计总结与心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. .13 十、附图：总电路及客厅单元电路图. . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. .14 十一、附图：厨房及卧室单元图. . .. . . . . .. . . . .. . . . (15) 十二、卫生间单元图. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . . (16) 十三、仿真电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . . ..16 十四、仿真电路图. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . .. . . (17) 一、总体方案与原理说明 家向来是我们温暖的港湾，所以合理对家庭照明电路进行总体布线以及安装是很重要的，甚至于关乎着人们的生命，所以家庭照明电
太阳能路灯系统设计方案 1.项目概况 1.1项目背景及意义 本路灯项目设计在风情园区，安装于城区次干道支路两侧，用于道路照明，待该路灯项目投入使用后，将为新风情园区增加新的亮点，同时为打造企业绿色节能环保做出很好的宣传。结合《城市道路照明设计标准》、《道路照明LED 灯》标准CJJ45-2006，我司制定以下太阳能路灯系统照明方案。 1.2太阳能路灯系统的要求 （一）主道路宽度（W）为6米，道路总长(L)7700米(共计),城乡道路。 此三条道路坚持以功能性照明为主要原则来设计路灯，就是要在夜间给汽车通行、运输、行人、园区治安提供一定光亮的视看环境。以消除黑暗可能带来的各种危险境况。因此，应以“视功能”评价为主，其中，又以平均亮度（照度）作为侧重参考指标；同时在灯具灯杆的外形选择上，兼顾美观的要求，要从园区的景观考虑各方面来设计路灯样式。 此三条道路应选择较为简明、相对统一的模式作为布灯方式。在常规的五种布置方式中，单侧布置更为适合本项目的照明功能要求，其优点：布置造价低；对线路两侧的装灯位置地况要求不高；对线路外（不设灯面）一侧无要求；施工与维护难度较小；我公司根据现场定制亮度总均匀较好，辐射宽的路灯。 此三条道路应重视照明计算，以提高照明设计的整体水平。其灯具安装高度（H）可按接近值6.5米（H≥W），而灯间距（S）可按上限值26米（S≤4W）选取。 灯具亮度可参考“国家机动车辆交通道路照明标准值”
灯具光能量LM=2Φ*6㎡*15=3390。范围维持值：2260lm－3390lm。 兹于上述各方面与现场实际路况综合考虑，此太阳能路灯采用以下： 本路灯项目拟设计230盏，单头路灯，灯杆高度6米，灯杆距离30米，LED 路灯具36W，最大光通量3600LM，路灯具倾斜角15度。路灯用纯太阳能供电，保证全年95%的夜晚不熄灯。 （二）园区道路宽度（W）为3米，道路总长(L)5000米,景区道路。 此景区道路以灯具灯杆的外形美观,兼顾夜间景观为主要原则，以照明艺术，节约能源，光环境下的独特意境的设计思想，在技术实现无眩光，低光光污染，提高光的照明质量。 兹于上述各方面与现场实际路况综合考虑，此太阳能路灯采用以下： 本路灯项目拟设计120盏，单头路灯，灯杆高度3.5米，灯杆距离50米，LED路灯具16W，最大光通量1600LM，路灯具半弧度性。路灯用纯太阳能供电，保证全年95%的夜晚不熄灯。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 重庆市位于中国西南部、东经106.5528°、北纬29.5628° 属北半球副热带内陆地区，年平均气温为18℃。1月份气温最低，月平均气温为7℃，最低极限气温为零下3.8℃。7月至8月份气温最高，多在27℃—38℃
设计：***** 二○***年**月***日
一、设计背景 跨入21世纪后，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，如何能在能源有限和环境保护的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。而能源问题更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏，更严重的是化石能源的开发利用更加剧了环境的恶化。主要表现为以下几个方面： (1)能源短缺。常规能源的有限性和分布不均匀，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需求。从长远来看，全球已探明石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，人类迟早要面临化石燃料枯竭的危机局面。 (2)环境污染。燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质排入天空，是大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；甚至在局部地区形成酸雨，严重污染水土资源。 (3)温室效应。化石能源的利用不仅造成环境污染，同时会排放大量的温室气体，产生温室效应，引起全球气候变化。 随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻找新能源和再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种大量可再生能源，每天达到地球表面的辐射能大约等于2.5亿桶石油，可以
说是取之不尽，用之不竭。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高，一般人都认为，节能灯可节能4/5是伟大的创举，但LED比节能灯还要节能1/4，这是固体光源更伟大的改革。 二、太阳能灯简介 太阳能台灯是通过太阳能电池板利用光照,吸收太阳能将其转换为电能,并贮存在蓄电池内.当需要照明时,打开开关,即可用于照明.采用超亮LED作光源,具有节能省电的特点,利用太阳能充电,无需频繁更换电池,适应了清洁、环保的发展趋势。该产品携带方便,操作简单,是现代生活中理想的照明工具 三、太阳能台灯优点 （1）点灯不花钱――太阳能供电 清洁环保超节能，采用高亮度低功耗的高科技散光LED灯作为光源。太阳能发电板或市电作为电源供应。不但移动方便，而且几乎不耗市电。经气象部门不完全统计（这个根据地方不同，也有很大的差异），一般一年晴天占总天数的65％，用户在白天出门时将电池盒取出并放置在阳台上，当傍晚回来再将电池盒插入台灯，供晚上使用。在充裕的太阳下光照一天，台灯可以连续使用3.5个小时以上，完全满足用户使用一个晚上。这样就可以靠太阳能来维持学习台灯的供电电源，且不使用国家电网的电来供电，这样就不存在用户额外支付电费。当没有阳光时，可以使用交流电供电，60颗高效散光LED灯才3.6W，却等同于传统
6.3.2.5照明工程 1、设计依据： （1）《城市道路设计规范》CJJ37—90； （2）《城市道路照明设计标准》CJJ45—2006； （3）《城市道路照明施工及验收规程》CJJ89-2001； （4）有关本次道路施工图设计资料。 2、设计范围 （1）兴宝路、幸福路、文化路、和谐路、双城路亮化工程。 （2）太阳能路灯的配置方案 （3）太阳能路灯的抗风设计 （4）太阳能路灯的防雷设计 3、太阳能照明配置方案及控制系统 配置方案 （1）照明方式：根据本地区自然环境，照明系统每天工作8.5小时，保证连续阴雨天数7天提供照明，两个连续阴雨天之间的设计最短天数为20天。本地区年平均日照时间：3.9h。 （2）布置方式：根据上述基本条件，本次设计路灯采用双火非对称灯型。在人行道边，距道路中心线6米处，采用对称布置。 杆间距约为30米，特殊路段路灯间距可作适当调整（已在图中标注）。双臂灯型规格：杆高12米，主灯悬挑长2.0米；副灯悬挑长1.5米，副灯安装高度约为8米，仰角均为10°。单臂灯型规格：灯源为85W光型灯，悬挑长2.0米，仰角为10°。 （3）灯具：主、副灯具结构均为一体化LED光源，压铸铝壳及钢化玻璃透光罩，灯罩防护等级IP65，维护系数0.6。 （4）灯杆：采用优质Q235钢板经模压成型，灯杆表面热镀锌处理后表面聚脂粉体涂装（白色）；灯杆壁厚≥4mm。 （5）太阳能电池组件：单晶硅电池组件360W（60W×6）铅酸蓄电池200Ah×2（24V）、路灯输入电压24V。太阳能电池板为六块串并联，顶3块、下3块。 （6）倾角：本设计根据本地区经纬范围：东经114°01'-114°06'，北纬
毕业论文 题目：太阳能充电器控制设计 学院：新能源工程学院 专业名称：光伏材料加工与应用
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
毕业论文 论文题目：太阳能光伏照明系统设计 系部：环境与能源工程学院 专业：新能源及其应用技术 班级：13级（4）班 学生：XX 学号：20132XXXXX 指导老师： 2015年9 月24 日
太阳能光伏照明系统设计 摘要 照明作为日常生活中不可缺少的一部分，成为了世界上各国的一项重要的能源消耗，据统计，照明用电占我国总发电量的10%以上。太阳能光伏照明作为一种 新兴的绿色能源，以其无可比拟的优势得到迅速的推广应用。太阳能光伏照明即通过太阳电池为媒介将太能转换为电能，然后将电能转变成化学能储存在蓄电池中,在太线不足时由蓄 电池给灯具供电提供照明。本文阐述了太阳能照明的优势以及发展前景，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能光伏照明的工作原理，运行方式，分类以及对太阳能光伏照明系统的各个组成部件（太阳电池，蓄电池，控制器，逆变器）做了详细的介绍。在太阳能光伏照明应用中举例了太阳能路灯，还是涉及到太阳能路灯的安装设计因注意的事项。
关键词：太阳能，光伏，照明，发电，系统 目录一．绪论
1.1太阳能光伏照明系统的优点 1.2太阳能光伏照明系统的发展前景二．太阳能光伏照明系统的原理及分类 2.1 太阳能光伏照明系统的工作原理 2.2 太阳能光伏照明系统的运行方式 2.3 太阳能光伏照明系统的分类 2.3.1 独立光伏照明系统 2.3.2 并网光伏照明系统 三．太阳能光伏照明系统的基本构成 3.1 太阳能光伏照明系统的特点 3.2 太阳电池组件 3.2.1 太阳电池的分类 3.2.2太阳电池组件的组成 3.2.3 太阳电池的工作原理 3.3蓄电池 3.3.1 铅酸蓄电池的组成 3.3.2 铅酸蓄电池的工作原理 3.4控制器 3.4.1控制器的组成 3.4.2控制器的功能 3.5逆变器
* * * 大学 本科生毕业设计（论文） 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生： 指导教师： 完成日期2012 年5 月 ****本科生毕业设计（论文）
基于PLC的校园照明智能控制系统设计 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller 总计：27 页 表格： 2 个 插图：15 幅 *****本科毕业设计（论文）
基于PLC的校园照明智能控制系统设计 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号：104091120032 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期：
基于PLC的校园照明智能控制系统设计 电气工程及其自动化* * * ［摘要］目前，大多数校园照明系统仍然使用人工控制，其缺点是控制复杂、修理困难、容易发生误动作。针对这种情况，本设计使用西门子S7-200PLC代替传统的人工控制校园照明系统。采用了PLC智能控制，系统稳定可靠，完全满足学校的照明要求，校园照明系统主要有道路控制输出信号、景观灯输出信号、公共绿地输出信号，根据PLC 控制原理对其进行I/0分配和绘制照明系统流程图及编写校园照明智能控制系统梯形图控制程序。最后经过模拟仿真运行，能够实现当设备发生故障或出现某些不正常运行情况时，由自动控制变换人工控制，在排除故障后再次实现自动控制满足照明智能控制系统的要求。 ［关键词］照明系统；西门子S7-200；输出信号；智能控制 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller Electrical Engineering And Automation Specialty* * * Abstract:At present the illumination system of the majority of our campus is still using the traditional manual control system, whose disadvantages are complex control, difficult to repair, prone to malfunction. For this situation, this paper uses the Siemens S7-200 and designs the system to control the campus lighting system instead of traditional artificial control，Programmable Logical Controller intelligent control system was adopted on the new campus, the control system is reliable enough to meet the requirement of campus lighting, The system mainly includes incident the output signal of the road、the decorative lights and the green fields. Which composes the I/0 allocation tables and flowing diagram and the ladder diagram control programs of the illumination system of the campus. Through the simulation, it is able to turn to manual control from the automatic system when the facilities generate the phenomenon of the malfunction and abnormal,the automatic system turn on after people to find and orderly deal with the malfunction ,and fulfills the requirements of the system of the intelligent control. Key words:The illumination system; Siemens S7-200; the output signal; intelligent control
山东华宇职业技术学院制冷工艺毕业设计说明书 课题名称烟台某1000吨柑橘冷加工设计 专业制冷与冷藏技术 班级制冷2班 学号 姓名 指导教师
制冷工艺课程设计开题报告 一、课题设计（论文）目的及意义： 课程设计是工科类专业教学的必不可少的重要环节之一，是专业知识的综合体现，是制冷工艺设计知识基础上的系统深化，是对学生在校期间所学专业知识的全面总结和综合检验。通过课程设计了解建筑环境与设备工程专业的设计内容、程序和基本原则，以培养我们以后综合运用知识技能的能力，运用所学知识提高分解问题的能力，初步了解本专业的主要设备、附件及材料，全面提高学生进行实际工程设计的能力，为即将投入社会工作做好准备。完成基本的设计训练和冷库系统的初步设计，为以后冷库工程的设计安装技术能力的培养奠定了坚实的基础。参加课程设计的学生，通过设计要求，掌握有关冷库制冷工艺设计的内容、程序及基本原则，制冷工艺设计计算方法及制冷工艺绘制设计图纸的能力。 二、课题设计（论文）提纲 1．搜依据原始资料做出能用于施工安装的制冷工艺施工图纸。 集冷库相关资料，见习相关企业确定方案（制冷剂的种类、制冷系统的供液方式）； 2．确定冷藏库库房和机房的建筑面积和围护结构； 3．确定计算设计参数，计算系统负荷； 4．设备选型（压缩机、冷凝器等冷却设备）； 5．管道管径设备管道保温层确定； 6．绘制图纸详图（系统原理图、冷库平面剖面图、冷凝器平面剖面图、设备间平剖面图、高温库平剖面图、风道详图、管道阀门绝热层详图）； 三、课程设计（论文）思路方法及进度安排： 1．第一天：完成烟台市蔬菜公司1000吨柑橘冷藏库设计的开题报告，搜集参数，确定冷藏库库房和机房的建筑面积和围护结构，并参考相关资料，进行相应计算；
本科生毕业论文（设计） 题目：基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计姓名： 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 指导老师： 完成时间： 基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计
摘要 本课题研究了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。重点研究了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。指出了 PLC 设计的关键主要是能满足基本控制功能, 并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。在本文中经研究确定出了系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配和PLC的选型；根据系统设计要求设计绘制了系统的控制梯形图；绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。 通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。 关键词: PLC；太阳能；自动控制系统；热水器 Design of Solar Water Heater
Automatic Control System Based on PLC Abstract Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn. Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design. Keywords: PLC; solar; automatic control system; water heater
太阳能家用照明系统控的设计 【目录】： ?摘要8-9 ? 1 绪论10-15 ? 1.1.1 课题研究的背景和意义 ? 1.2 太阳能光伏发电利用的现状11-13 ? 1.2.1 国外太阳能光伏发电利用状况11-12 ? 1.2.2 国内太阳能光伏发电利用状况12-13 ? 1.3 太阳能家用照明系统的发展趋势13 ? 2 太阳能家用照明系统组件分析15-31 ? 2.1 太阳能家用照明系统主控制电路15-16 ? 2.2 光伏电池16-18 ? 2.2.1 光伏电池基本知识16-17 ? 2.2.1.1 光伏电池的工作原理及特点16 ? 2.3.2 铅酸蓄电池充放电原理18-19 ? 2.4 DC/DC 控制电路20-26 ? 2.5 电路工作电源29-31 ? 3 太阳能家用照明系统控制器硬件参数设计31-37 ?太阳能家用照明系统控制器软件设计37-44 ? 5 结果与讨论44-45 ?参考文献45-47 ?附录1：太阳能家用照明系统控制器总电路原理图47-48 ?附录2：太阳能家用照明系统控制器电路PCB 图48 ?附录3：我国全年太阳能总辐射图48-49 ?致谢53 【摘要】：太阳能家用照明系统由光伏电池组件、蓄电池、控制器和照明负载等主要器件组成。光伏电池组件将接收到太阳光能转变电能储存在蓄电池之中,控制器将根据用户的需要控制蓄电池向照明负载供电或断电,因此,控制器在太阳能家用照明系统有至关重要的作用。本课题设计了一种以STC12C5410AD核心的太阳能家用照明系统控制器。SG3525电路产生10KHz的PWM信号去驱动Buck 电路,Buck电路将输入直流电变换成稳定的36V直流输出,STC12C5410AD通过数据处理实现对对蓄电池的充电管理,并产生两路方波控制逆变电路实现DC/AC逆变,将36V转换成220V交流电输出。其稳压功能是这样实现的:220V交流电通过变压、整流、滤波后作为电路的反馈电压与SG3525内部提供的给定基准电压进行比较,产生差值信号△Uk送SG3525进行处理,如果△Uk=0,说明此时输出电压满足稳压要求,不需调整Buck电路;如果△Uk0,则说明要输出电压偏高,此时,SG 3525将根据Buck电路V o = TTonVi=DVi的特点,通过反馈电压值降低PWM输出的脉冲宽度,以减少开关管的占空比D,从而降低Buck电路输出,直至与设定值相等;相反,则要增大开关管的占空比,使之稳定。 STC12C5410AD通过对蓄电池端电压进行采样值来确定蓄电池的工作状态,正常工作时绿灯亮;检测到欠压时,红灯亮,报警器工作;检测到过压时,黄灯亮,报警器工作。为防止功率管被烧坏,三路PWM信号都有相应的驱动保护电路。本控制器还设计了欠压保护功能。当ST C12C5410AD检测到电路欠压故障时,发出一个低电平信号触发光耦TLP521,使其
智能照明控制系统毕业设计 篇一：基于单片机的智能照明控制系统设计 本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号 XX专业班级建筑电气与智能化10101班指导老师曾进辉 XX年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地
描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。 关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制 The Control System for Intelligent Lighting Based on Single–chip Microcomputer Author: Li Guozhong Tutor: Sun Man Abstract With the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要、关键词 本次课题是以呼和浩特某冷库为样板进行设计。呼和浩特是我国最大的羊肉产地，为保证羊肉质量需建设相应的冷藏设施。 冷藏间储藏吨位为300t，冷间设计温度为-18℃；冻结间生产能力为30t24h。室外空气温、湿度根据你建库确定。 这次设计在运用所学知识计算出冷间负荷之后，根据合理利用能源的原则，因地制宜，在比较各种方案的可行性后，选择一个技术可靠、经济合理、管理方便的设计方案。最终确定方案为：氨系统活塞式制冷压缩机双级压缩。根据负荷计算的结果依次选择冷风机、贮液器等辅助设备。在完成设备选型后进行管道布置、机房布置、设备保温等。 【关键词】方案确定负荷计算管道设计压缩机冷凝器结束语 目录 1.前言-1 2.设计任务书----2 3.制冷方案的确定 4.库房负荷的计算 5.冷却设备的选型计算---15 6.系统管径的确定
7.制冷剂注入量19 8.结束语 9.致谢21 10.参考书目前言 随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，制冷与空调的应用几乎遍及生产、生活的各个方面。冷库是利用人工制冷的方法，使库房内温度低于外界环境温度而有利于易腐食品的加工、储藏，以保证食品食用价值的构筑物；它包括保温维护系统、冷冻系统、电控网络系统等。用以最大限度保持食品原有质量、适应淡旺季食品供应和长期储存之用。 冷库可按结构特点、使用性质、规模大小和使用库温等各种不同形式进行分类。按结构特点可分为土建式冷库和装配式冷库；按使用性质可分为生产性冷库、分配性冷库和零售性冷库；按规模大小可分为大型冷库、中型冷库和小型冷库；按使用库温可分为冷却库、冻结库和冷藏库。此外，还可以按制冷剂的种类进行划分。 冷库建筑群通常由主库、制冷压缩机间、设备间、生产厂房以及办公、生活用房等组成，主库是冷库建筑群中的主体建筑。主库包括冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、制冰间和冰库、气调保鲜间，穿堂以及站台。制冷压缩机房和设备间包括制冷压缩机房、设备间以及变、配电间。生产工艺用房包括屠宰车间、整理车间、加工车间以及其他车间。办公、生活用房包括办公楼、医务室、职工宿舍、俱乐部、托儿所、厕所、浴室、食堂等。其他包括各种库房及围墙、出入口等。 呼和浩特作为我国最大的生羊产地，对羊肉的各项生产指标要求比较高，因此需要建立相应的冷藏设施来确保质量。此次，我们欲拟建一个加工量为30吨日，冷藏量为300吨的低温冷库，对当地屠宰羊进行冷加工。