太阳光源跟踪系统设计题

太阳光线自动跟踪装置的开题报告1.选题背景随着科技的不断发展，太阳能已成为未来推广的一个热点方向，而多晶硅太阳能电池组件是目前最常见的太阳能电池组件。

多晶硅太阳能电池组件利用光电转换原理将太阳能转化为电能供电，但是由于阳光的角度和强度不同，太阳能电池板的接受完成不好很可能会造成能量的浪费和效率的下降，因此，如何跟踪太阳光线并摆放好太阳能电池板就成为了一个非常重要的问题，所以选题的意义在于提高太阳能电池能量的利用效率。

2.选题意义随着能源危机的日益加剧，寻找新的能源替代方案已成为了全球关注的热门话题，而太阳能光伏作为一种绿色、清洁的能源，具有独特的优势，越来越多的国家开始投资光伏领域。

然而，光伏电池的转换效率直接关系到太阳能发电的经济性和实用性。

而光伏发电设备天文数据和节律变化极大，因此如何将光伏板适应阳光变化是光伏电站建设中一个重要的实施难点。

光伏跟踪系统技术及光伏发电技术中的跟踪光伏发电技术具有极高的关联性，跟踪光伏发电系统对于保证光伏组建能量的最大化有着至关重要的作用，因此，开发太阳光线自动跟踪装置，可以有效地提高太阳能电池板的能量转化效率，降低太阳能发电成本，为可持续发展的清洁能源做出贡献。

3.论文的主要研究内容(1) 确定太阳光线自动跟踪装置的控制模式(2) 开发太阳光线传感模块和转动模块(3) 建立太阳光线追踪算法模型(4) 设计太阳光线自动跟踪装置的组件并完成实验测试(5) 对所开发的太阳光线自动跟踪装置进行实际应用测试4.论文的研究目标(1) 实现太阳光线自动定位与跟踪功能(2) 显著提高太阳能电池板能量的转化效率(3) 减少太阳能发电成本，同时提高清洁能源的可持续性(4) 发挥太阳光线自动跟踪装置的推广能力5.研究方法(1) 通过收集相关文献资料，确定目前太阳光线自动跟踪装置的研究状况和发展趋势。

(2) 设计太阳光线自动跟踪装置的组件结构以及相应的光伏跟踪算法模型。

(3) 开发太阳光线传感模块和转动模块，并进行测试验证。

光伏发电双轴智能跟踪系统设计摘要：随着经济与技术的共同发展，人们对于能源的需求越来越大，使得目前对于能源的消耗量逐渐增长，但是目前大多数能源还都是采用以往的化石燃料焚烧的方法来都得到。

因此，为了能够使得能源进行一定的优化与改善，就需要不断的探索并开发出新能源。

通过光伏发电双轴智能跟踪系统的应用，能够有效的实现将太阳能转化为电能，在该系统中采用了单片机、锂电池、光电传感器、电机等设备，通过这些设备的应用能够实现智能化的跟踪光源，充分的获取所需的太阳能，并将其合理的利用，有效的发挥该系统的作用。

本篇文章就对于光伏发底单双轴智能跟踪系统进行研究与分析，从而促进该系统的推广与应用，实现新能源的开发与应用。

关键词：光伏发电；智能跟踪系统；在光伏发电的实际应用过程中，其太阳能的有效利用成为了一大难题，因此，为了能够有效的获取充足的太阳能，并且提高电能生产的效率，需要对发电效率以及光能的获取这两项内容进行研究与分析。

对于地球而言，其每个地方所受到太阳照射的时间、程度都是不一样的，且其变化的速度非常快。

因此，为了能够保证光伏发电能够不受该问题的影响，能够获取充足的光能，需要设计出一种特殊的光伏发电系统，并且保证该系统的应用过程中太阳的位置光能发电板的位置能够相互匹配，提高光能的收集效率。

根据相关的研究发现，采用追踪模式能够有效的追踪光能的位置，从而提高光能获取的效率，因此光伏发电双轴智能跟踪系统的研发与应用是非常必要的。

1双轴智能跟踪系统的作用原理在双轴智能跟踪系统的应用过程中，需要相关设备及装置的支持，其中双轴智能跟踪装置发挥重要的作用，在该装置的内部通过应用两个同种类型的电机，能够实现对于高度以及角度的控制，从而保证光伏发电所使用的发电板能够时刻与太阳照射之间的角度保持在90度，在应用的过程中电机通过旋转来时刻的追踪太阳位置的变化情况。

在光伏发电双轴智能跟踪系统中还会利用光电传感器设备，通过该设备的应用能够有效的将光信号转化为电信号。

A.阴天
B.晴天
C.雨天
D.夜晚
( )
10.在太阳能追踪系统中，电动机的安装位置通常是？
A.太阳能板背面
B.太阳能板正面
C.支架顶部
D.支架底部
( )
11.电动机在太阳能追踪系统中的维护主要包括以下哪些内容？
A.检查电源
B.检查接线
C.检查润滑
D.所有上述内容
( )
12.以下哪个部件不属于电动机在太阳能追踪系统中的主要组成部分？
D.提高系统的可靠性
( )
7.以下哪个因素会影响电动机在太阳能追踪系统中的使用？
A.环境温度
B.太阳能板的功率
C.系统的负载
D.所有上述因素
( )
8.在太阳能追踪系统中，电动机通常采用哪种控制方式？
A.手动控制
B.定时控制
C.光控
D. PLC控制
( )
9.以下哪种情况下，电动机在太阳能追踪系统中的效率最高？
A.转换太阳能为电能
B.提供动力以实现太阳能板的自动追踪
C.控制太阳能板的输出电压
D.降低太阳能板的温度
( )
2.以下哪种电动机最常用于太阳能追踪系统？
A.直流电动机
B.交流电动机
C.步进电动机
D.无刷电动机
( )
3.太阳能追踪系统中的电动机需要具备什么特性？
A.高效率
B.高速度
C.高扭矩
D. A和B
( )
14.以下哪些情况下，太阳能追踪系统中的电动机可能会自动停止工作？
A.电网故障
B.传感器故障
C.控制器故障
D.电动机过热
( )
15.以下哪些是太阳能追踪系统中电动机常用的启动方式？

太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班摘要太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班近年，能源是人类面临经济发展和环境维护平衡需要解决的最根本最重要的问题。

太阳能是一种极为丰富的清洁能源，同时通常最普遍且最方便使用的是电能。

随着现代的能源越来越少，有些能源趋于匮乏状态。

所以我们就根据实际情况设计了一个“太阳光自动跟踪控制器”。

现在，我们居住的家园以太阳光最为普遍，它给我们带来了光和热，我们就要合理的利用光和热，来为我们服务。

我们就通过设计的“太阳光自动跟踪控制器”来实现太阳光跟踪。

我们设计的是根据光转换电来实现功能，首先，我们选光敏传感器来实现光电转换，其次，通过OPA2132PA 来实现差分运算放大，再由继电器实现电机的正、反转，去控制翻转板的运动。

从而实现太阳光自动跟踪。

光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成，每一组的两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻：一只检测太阳光照，另一只检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。

所以，本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳光，调试简单，成本不高，运行可靠。

目录摘要 ········································································································ I 目录 (I)I 引言 (5)1 毕业设计的基本任务 ····························································································· 5 2 已有的实验基础和预期结果 ................................................................................. 5 3 毕业设计所完成的主要内容 (5)第一章自动跟踪控制器概论 (6)1.1 概述 ······················································································································ 6 1.2 设计原则 (6)1.2.1 通用性 ········································································································· 6 1.2.2 实用性 ········································································································· 6 1.3 系统组成及功能 (6)1.3.1 太阳光自动跟踪控制器的组成 ································································· 6 1.3.2 功能及工作原理介绍 (7)太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班第二章设计方案与原理概述 (10)2.1 设计的要求 (10)2.1.1 光敏传感器 (10)2.1.2 OPA2132PA 运算放大器 ········································································· 10 2.1.3 继电器 ·······································································································10 2.2 方案论证 ············································································································ 11 2.2.1 运算放大器的选择 ···················································································· 11 2.3 工作原理分析 (11)2.4 设计中注意的问题 ··························································································· 13 2.4.1 集成电路的选择和使用 (13)第三章设计实现 (14)3.1 PROTEL99SE概述 ······························································································ 14 3.2 电路原理图设计 (14)3.2.1 Protel99SE 电路原理图常用工具栏 ························································ 14 3.2.2 电路原理图的设计步骤 ........................................................................... 14 3.3 印制电路板设计 .. (15)3.3.1 Protel 印制电路板设计工具的应用 ························································ 15 3.3.2 PCB 布局布线规则 ·················································································· 15 3.3.3 印制电路板设计注意事项 ······································································· 16 3.4 PROTEL99SE的一些小窍门 .............................................................................. 17 3.5 PCB板的安装焊接 .. (17)3.5.1 元器件的安装 ··························································································· 18 3.5.2 PCB 板的焊接 (18)第四章调试 (21)4.1 电路板元件的安装和焊接 ................................................................................ 21 4.1.1 元器件的安装 . (21)4.1.2 电路板元件的焊接 ··················································································· 21 4.2 电路板的调试 (22)4.2.1 装配工艺检查 ··························································································· 22 4.2.2通电测试 (22)总结 ········································································································· 24 参考文献 (25)致谢 ········································································································· 26 附录 (I)太阳光自动跟踪控制器目录 2006级电信6班附录1：太阳光自动跟踪控制器原理图 ··································································· I 附录2：太阳光自动跟踪控制器PCB 板 ·································································· I I 附录3：采用LM358作运放的原理图 ···································································· III 附录4：元器件清单 ································································································ IV 附录5：太阳光自动跟踪控制器实物图 (V)太阳光自动跟踪控制设计引言 2006级电信6班汤盛明引言1 毕业设计的基本任务本毕业设计的基本任务是学习掌握自动跟踪控制器的基本原理和技术的实现，并在此基础上对该控制器进行扩展。

寻找影子变化规律的科学实验的作文三年级1. 引言1.1 概述本文将介绍一项对于影子变化规律的科学实验。

影子是我们日常生活中经常能够观察到的现象之一，当阳光射到物体上时，会产生影子。

通过进行这个实验，我们将探索影子的形成原理以及相关规律，并了解它在我们生活中的应用。

1.2 目的本次实验的目标是让孩子们通过观察和思考，发现影子变化的规律，并且理解影子产生的原因。

通过这个实验，孩子们将能够培养自己的观察能力和科学思维，并且加深对于光与物体之间相互作用关系的认识。

1.3 文章结构本文将按照以下结构来展开对于影子变化规律实验的介绍和解释：- 引言：概述、目的和文章结构。

- 影子变化规律的科学实验：实验内容、实验步骤和观察结果。

- 影子变化规律的解释：影子形成原理、影子大小与位置关系以及影子颜色变化原因。

- 对影子变化规律的应用：太阳能利用实例、时间感知应用场景和生活中的影子观察方法。

- 结论与展望：结论总结、展望未来研究方向以及实践意义与启示。

通过以上讲解，我们将为读者提供一个系统的学习框架，使其能够全面了解影子变化规律的科学实验，并且在实践中加深对于这一现象的理解。

2. 影子变化规律的科学实验：2.1 实验内容：本实验旨在通过观察和记录太阳光照射下物体影子的变化情况，了解影子变化规律。

实验中将使用一个光源（如手电筒或灯泡）模拟太阳光，以一根竖直放置的棍子为观察物体，并在不同时间进行观察。

2.2 实验步骤：1. 在一个阳光明亮的室外场地进行实验。

2. 准备一个较长的竖直放置的棍子，固定在平坦的地面上。

3. 将光源放置于棍子一侧，并使其照射在棍子上，使产生清晰可见的影子。

4. 观察并记录影子移动的情况，这可以每隔一段时间记录一次（如每10分钟）。

5. 持续观察和记录大约1个小时以获得更多数据。

2.3 观察结果：根据实验设置和所得数据，你可以得出以下观察结果：- 随着时间的推移，影子会发生明显的移动和变化。

- 初始时，影子可能较长且形状清晰。

太阳能系统工程考试试题一、选择题（每题 5 分，共 30 分）1、以下哪种材料常用于太阳能电池板的制造？（）A 硅B 铜C 铝D 铁2、太阳能系统中，逆变器的主要作用是（）A 将直流电转换为交流电B 储存电能C 提高电压D 降低电流3、太阳能热水器的核心部件是（）A 水箱B 真空管C 支架D 控制器4、下列关于太阳能光伏发电系统的说法，错误的是（）A 不受地域限制B 发电成本高C 对环境无污染D 能量转换效率始终保持不变5、在太阳能路灯系统中，决定照明时间长短的关键因素是（）A 电池容量B 灯泡功率C 太阳能板面积D 控制器设置6、太阳能系统的安装角度通常根据（）来确定。

A 当地纬度B 季节变化C 天气情况D 个人喜好二、填空题（每题 5 分，共 30 分）1、太阳能是一种_____（可再生/不可再生）能源。

2、太阳能电池板的光电转换效率一般在_____%至_____%之间。

3、常见的太阳能集热器类型有平板式和_____式。

4、太阳能系统中的蓄电池通常采用_____电池和_____电池。

5、为了提高太阳能的利用率，通常会采用_____跟踪技术。

6、太阳能热水器中的真空管内表面涂有_____涂层，以提高吸热效率。

三、简答题（每题 10 分，共 20 分）1、简述太阳能光伏发电系统的组成部分及其作用。

答：太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组成。

太阳能电池板是系统的核心部件，其作用是将太阳能转化为直流电。

控制器用于控制电池板的充电和放电过程，保护蓄电池不过充和过放。

逆变器的作用是将直流电转换为交流电，以满足交流负载的需求。

蓄电池则用于储存电能，在没有阳光时为负载供电。

2、分析影响太阳能热水器效率的因素。

答：影响太阳能热水器效率的因素主要包括以下几个方面。

首先是太阳能集热器的类型和质量，不同类型的集热器吸热效果不同，质量好的集热器能够更有效地吸收太阳能。

其次是安装角度和方位，合适的安装角度和方位能够使集热器最大限度地接收阳光。

太阳能发电自动跟踪系统技术方案太阳能发电自动跟踪系统是一种能够根据太阳位置实时调整太阳能电池板角度的技术方案。

根据太阳的位置变化，自动跟踪系统可以最大程度地使太阳能电池板与太阳光源保持垂直，从而提高太阳能发电效率。

下面是一个关于太阳能发电自动跟踪系统技术方案的详细描述。

1.系统结构太阳能发电自动跟踪系统主要由以下组件组成：太阳能电池板、追踪装置、控制器和电池等设备。

太阳能电池板是核心组件，负责将太阳光转化为电能。

追踪装置通过电机和传感器实现对太阳能电池板角度的调整。

控制器则负责收集太阳位置信息，控制追踪装置的工作，并实时监测太阳能发电系统的工作状态。

2.工作原理太阳能发电自动跟踪系统的工作原理是基于太阳位置的实时计算和反馈控制的。

系统通过安装在太阳能电池板上的传感器，实时监测太阳位置，并将数据传输给控制器。

控制器会根据太阳位置信息，计算出太阳能电池板需要调整的角度，并通过追踪装置调整电池板的角度，使其面向太阳。

3.太阳位置计算太阳位置计算是太阳能发电自动跟踪系统的核心算法之一、根据地理位置和时间，可以通过公式计算出太阳高度角和方位角。

高度角表示太阳光线与地平面的夹角，而方位角表示太阳在东西方向上的位置。

利用这些数据，可以精确计算出太阳在天空中的位置。

4.追踪装置追踪装置是太阳能发电自动跟踪系统的核心部件之一、它包括电机和支架，能够根据控制器的指令，调整太阳能电池板的角度。

追踪装置可以分为单轴和双轴两种类型。

单轴追踪装置只能实现水平角度的调整，而双轴追踪装置还可以调整垂直角度。

5.控制器控制器是太阳能发电自动跟踪系统的关键组件之一、它负责收集太阳位置数据，并根据算法计算太阳能电池板需要调整的角度。

控制器还可以监测系统的工作状态，并根据环境条件进行智能调节，例如在阴天或夜间停止跟踪，以节省能源。

6.电池电池是太阳能发电自动跟踪系统的能量储存装置。

太阳能发电系统不仅可以随着太阳位置的变化而调整电池板的角度，同时也可以将多余的电能储存到电池中，以备不时之需。

2.齿轮箱的类型与太阳能追踪系统的匹配
3.齿轮箱的维护与故障排除在太阳能追踪系统中的应用
4.齿轮箱的设计与优化对太阳能追踪系统性能的影响
请选择一个主题，然后为该主题设计一份包含10个问题的试卷。
主题选择：__________
试卷：
一、单项选择题（每题2分，共20分）
1.以下哪种齿轮箱最适合太阳能追踪系统？（）
10.在太阳能追踪系统中，齿轮箱的优化设计可以显著提高系统的__________。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.齿轮箱在太阳能追踪系统中的主要作用是提高系统输出功率。（）
2.任何类型的齿轮箱都适用于太阳能追踪系统。（）
3.齿轮箱的安装位置对太阳能追踪系统的性能没有影响。（）
A.齿轮材料
B.齿轮精度
C.齿轮箱质量
D.齿轮颜色
5.在设计太阳能追踪系统中的齿轮箱时，以下哪个因素不需要重点考虑？（）
A.负载能力
B.传动效率
C.寿命
D.价格
6.下列哪种齿轮箱故障可能导致太阳能追踪系统无法正常工作？（）
A.齿面磨损
B.齿轮断齿
C.轴承磨损
D.润滑不良
7.为了提高齿轮箱在太阳能追踪系统中的使用寿命，以下哪种方法不可行？（）
四、论述题（25分）
请论述齿轮箱设计与优化对太阳能追踪系统性能的影响，并结合实际案例进行分析。
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.在太阳能追踪系统中，齿轮箱的主要作用是__________。

一、简答题1、根据系统工作的基本目的，通常光电系统可以分为哪两大类？答：(1)信息光电系统。

例如：光电测绘仪器仪表、光电成像系统、光电搜索与跟踪系统、光电检测系统、光通信系统等。

(2)能量光电系统。

例如：激光武器、激光加工设备、太阳能光伏发电、“绿色”照明系统等。

2、光电系统的研发过程需要哪些学科理论与技术的相互配合？答：光电系统的发展需要多种学科相互配合。

它是物理学、光学、光谱学、电子学、微电子学、半导体技术、自动控制、精密机械、材料学等学科的相互促进和渗透。

应用各学科的最新成果，将使光电系统不断创新和发展。

3、光学系统设计基本要求包括哪些？答：基本要求包括：性能、构型选择、和可制造性三个方面。

4、光学系统设计技术要求包括哪些？答：基本结构参数（物距、成像形式、像距、F数或数值孔径、放大率、全视场、透过率、焦距、渐晕）；成像质量要求（探测器类型、主波长、光谱范围、光谱权重、调制传递函数、RMS波前衰减、能量中心度、畸变）；机械和包装要求；其它具体要求。

5、望远物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、慧差和轴向色差。

6、目镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：像散、垂轴色差和慧差。

7、显微物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、轴向色差和正弦差，特别是减小高级像差。

8、几何像差主要有哪些？答：几何像差主要有七种：球差、慧差、象散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。

9、用于一般辐射测量的探头有哪些？答：光电二极管10、可用于微弱辐射测量的探头有哪些？答：光电倍增管11、常用光源中哪些灯的显色性较好？答：常用光源中，白炽灯、卤钨灯、氙灯的显色性较好。

（高压汞灯、高压钠灯的显色性较差）12、何谓太阳常数？答：太阳常数——在地球-太阳的年平均距离，大气层外太阳对地球的的辐照度(1367±7) W²m-213、太阳对地球的辐照能量在哪个光谱区比例最大？答：太阳对地球的辐照度值在不同光谱区的比例为：紫外区6.46%；可见区46.25%；红外区47.29%14、对用于可见光和近红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：因波长较短，影响像质的主要是各种像差15、对用于中远红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：用于中远红外的光学系统，影响像质的主要因素是衍射。

光伏发电试题问答题1. 日照强度的定义？答：日照强度是指用单位时间、单位面积表示的能量密度。

2. 太阳电池是利用半导体什么特性的的半导体器件？答：太阳电池是利用半导体光生伏特效应的半导体器件。

3.能实现DC-AC（直流-交流）转换的光伏系统器件是？答：能实现DC-AC（直流-交流）转换的器件是逆变器4. 在太阳能光伏发电系统中，最常使用的储能元件是？答：在太阳能光伏发电系统中，最常使用的储能元件是铅酸蓄电池。

5. 太阳能利用的基本方式可以分为哪四大类？答：光热利用、太阳能发电、光化学利用以及光生物利用。

6. 太阳能光伏发电系统应用的基本形式可分为哪两类？答：分别为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统。

7. 独立运行的光伏发电系统根据负载的特点可分为哪几种？答：直流系统、交流系统和交直流混合系统8. 在足够能量的光照条件，晶体硅太阳电池在P-N结内建电场的作用下，N区的什么向P 区运动，P区的什么向N区运动？答：N区的空穴向P区运动，P区的电子向N区运动9.太阳能电池种类主要有哪两种类型？答：晶体硅型和薄膜型。

10. 什么是光伏发电系统？答：利用太阳电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。

11. 太阳能光伏发电系统最核心的器件是？答：太阳电池12. 太阳电池是将什么能直接转换成电能的一种器件。

答：太阳辐射能13. 通过支架系统的旋转对太阳入射方向进行实时跟踪，从而使光伏方阵受光面接收尽量多的太阳辐射量，以增加发电量的系统称为？答：跟踪系统14.为了获得更高的工作电压，可将太阳电池组件如何使用？答：串联15.为了获得更大的输出电流，可将太阳电池组件如何使用？答：并联。

16. 太阳能电池的端子输出的电力能量与输入的太阳能辐射光能量之比称为？答：太阳能电池的能量转换率17. 太阳能光伏发电系统中，在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象称为？答：孤岛效应。

18：在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为？答：太阳能电池的工作电流。

可编辑修改精选全文完整版一、设计题目及要求太源跟踪系统利用伺服系统控制太阳电池帆板的移动，使其跟踪并始终垂直于太线，最大程度地接受太阳能。

太源跟踪系统由感光器与检测线路和电机的功率放大器（可以简化视为一个增益放大环节），太阳帆板（作为直流力矩电机的负载，可以近似看作常值转动惯量加到电机轴上），电机位置传感器（其输出与电机转角成正比的电压信号）和直流力矩电机组成。

太源跟踪系统如题图a 所示。

计算机控制系统方块图如题图b 所示。

试用连续域-离散化设计方法设计数字控制器，满足如下指标要求：（1）超调量15%≤σ （2）上升时间r 0.55t s ≤； （3）调节时间s 1t s ≤。

（4）静态速度误差系数v 5K >。

(a)(b)图 太源跟踪计算机控制系统设计要求：（1）计算未加控制器时的性能指标，并绘出仿真曲线；（2）设计连续域控制器D(s)，写出设计步骤，验算加控制器后的性能指标，并绘出仿真曲线；（3）选用两种合适的离散化方法，将D (s )离散为D (z )。

并绘制采样周期T 分别为0.01s ，0.05s ，0.1s 时，计算机控制系统的单位阶跃响应仿真曲线，记录时域指标r s %,t t σ和，计算v K 。

比较两种离散化方法的性能，并说明连续域-离散化设计与采样周期T 的关系。

比较离散化前后系统的阶跃响应曲线，分析离散化后系统性能变化的原因。

（4）最终选定你认为最合适的一种离散化方法和采样周期。

说明：所有的仿真都需有程序清单或simulink 模型二、设计过程1、在未加控制器时对系统性能进行检测2.81231s 20s 2.81231s 1s s 2++=+=Φ）（）（）（G G编程如下：a=[1 20 1231.82]; b=[0 0 1231.82]; step(b,a,0:0.01:2)输出曲线如下图所示：Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.820.20.40.60.811.21.4System: sysTime (sec): 0.0921Amplitude: 1.39System: sysTime (sec): 0.0554Amplitude: 0.998System: sys Time (sec): 0.446Amplitude: 1.01由输出曲线可知σ%=39%，r t =0.0554s ，s t=0.446s ，计算得Kv=61,可知超调量无法满足设计要求，即需要加控制器D(s)进行控制，它的主要作用是降低超调量。

2.选择电机时应考虑效率（高效率电机）、负载能力（匹配太阳能板重量）和防护等级（适应户外环境）。此外，还应考虑成本、维护和可靠性。
3.电机适应性考核关注因素包括电机在不同环境条件下的性能、耐久性、稳定性和能耗。
4.案例分析：某系统采用高效电机，能源转换效率提高10%，系统运行稳定，维护成本降低20%，表明电机选择对系统性能有显著影响。
二、多选题
1. ACD
2. ABC
3. ABCD
4. ABC
5. ABCDห้องสมุดไป่ตู้
6. ABCD
7. ABC
8. ABC
9. ABC
10. ABC
11. ABC
12. ABC
13. ABCD
14. ABCD
15. ABC
16. ABCD
17. ABCD
18. ABCD
19. ABCD
20. ABCD
三、填空题
8.如何评估电机在太阳能追踪系统中的性能？（）
A.观察电机外观
B.检查电机接线
C.测试电机转速和扭矩
D.称重电机
9.以下哪种措施可以提高电机在太阳能追踪系统中的适应性？（）
A.提高电机转速
B.降低电机负载
C.增加电机防护等级
D.减少电机使用频率
10.电机在太阳能追踪系统中的安装方向应该如何选择？（）
C.系统的设计和安装要求
D.电网的接入标准和要求
15.以下哪些方法可以用来减少电机在太阳能追踪系统中的振动和噪音？（）
A.优化电机轴承设计
B.使用减震材料
C.适当降低电机转速
D.定期润滑和维护
16.以下哪些技术可以提高电机在太阳能追踪系统中的能效比？（）

太阳能跟踪控制器设计摘要：本文对太阳能跟踪系统进行了自动跟踪系统控制部分设计。

系统采用光电检测追踪实现对太阳光线的跟踪，从而提高太阳能的利用效率。

关键词：太阳能；跟踪；光敏电阻；单片机；步进电机中图分类号：tm615 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）08-0000-01一、太阳能自动跟踪系统总体设计（一）光源检测方案的确定1.视日运动轨迹跟踪不论是采用极轴坐标系统还是地平坐标系统，太阳运行的位置变化都是可以预测的，通过数学上对太阳轨迹的预测可完成对日跟踪。

在设定跟踪地点和基准零点后，控制系统会按照太阳的地平坐标公式自动运算太阳的高度角和方位角。

然后控制系统根据太阳轨迹每分钟的角度变化发送驱动信号，实现跟踪装置两维转动的角度和方向变化。

在日落后，跟踪装置停止跟踪，按照原有跟踪路线返回到基准零点。

优点：精度高，不受环境因素影响，但是不同地区需要设置不同的初始值，。

缺点：系统复杂，但是不同地区需要设置不同的初始值，太过于复杂。

2.光电跟踪光线在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体而形成的较暗区域，形成的投影就是常说的影子，地球每天不停的自转，同时它要围绕太阳作公转，因此，地球和太阳的相对位置是在不停的变化，太阳光照射在地球上的影子也随之变化。

因此，如果在地球上的某个位置放置一个不同透光的物体，那么，这个物体在太阳光的照射下就会产生影子，而这个影子的长度也会随太阳和地球空间位置的相对变化而产生变化。

我们将影子的变化转换为电压的变化，并且通过调节机械部分来调节影子的变化从而达到调节电压的变化达到我们的目的，这样也可以构成一个闭环系统。

这样一来我们就考虑用光敏行性器件来检测太阳的变化从而实现光电跟踪。

优点：成本低，思路简单，容易实现。

缺点：容易受阴天雨天的影响。

3.采集传感器的选择方案一：采用光敏电阻作为轨迹的采集器件。

光敏电阻的值能随光强的变化而变化，光敏电阻的测量灵敏度较高。

太阳能发电测试系统实验指导书咸阳职业技术学院2014年06月目录一、太阳能发电系统简介二、太阳能发电系统实验装置设计方案三、实验一：太阳能光伏板的发电原理实验四、实验二：环境对光伏转化影响实验五、实验三光伏系统中太阳能电池直接负载实验六、实验四太阳能光伏板能量转换实验七、实验五：太阳能控制器工作原理实验八、实验六光伏控制器充放电保护实验力、实验七控制器的各项保护功能实验十、实验八：离网逆变器工作原理实验十一、实验九：独立光伏发电系统一、太阳能发电系统简介太阳能组件吸收阳光，然后转换为电能，通过控制系统储存于蓄电池中，当你需要的时候再通过控制（逆变）系统转换为你需要的电能！太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。

如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。

各部分的作用为：（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。

其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。

其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（三）蓄电池：一般为铅酸电池或胶体电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。

其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

（四）逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。

为能向220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？2、系统的负载功率多大？3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？4、系统每天需要工作多少小时？5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、系统需求的数量。

基于Arduino单片机的太阳能目标追踪系统设计陈沛宇; 欧阳华兵; 何克劲; 胡三; 钱立松; 孟润心【期刊名称】《《上海电机学院学报》》【年(卷),期】2019(022)005【总页数】7页(P255-261)【关键词】太阳能目标追踪; Arduino单片机; 太阳能电池支架; 双轴追光【作者】陈沛宇; 欧阳华兵; 何克劲; 胡三; 钱立松; 孟润心【作者单位】上海电机学院机械学院上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TP23太阳能作为一种新型清洁能源，取之不尽，用之不竭。

太阳能光伏发电也将成为未来新能源开发与利用的重要方式之一[1]。

由于太阳光强会随着日照时间发生变化，但在实际应用中太阳能电池板常常采用固定式安装，其角度无法跟随太阳光强进行调节，大大降低了太阳能的利用效率。

而采用太阳能跟踪技术，可有效提升电池板的发电效率，研究表明：在相同的太阳能发电系统中，自动跟踪太阳能系统比传统固定式系统的发电效率可以提高将近30%[2]。

因此，如何提高太阳能的利用效率，设计出一种自动且高效的追踪太阳能系统是目前太阳能光伏发电系统中亟待解决的难题之一[3]。

目前，针对太阳能追踪技术，国内外学者做了大量的研究，主要有视日运动轨迹追踪法和光电传感器追踪法[2,4]。

视日运动轨迹追踪法根据太阳的实际运动轨迹按照预定程序调整追踪装置，按其所追踪太阳方位角和高度角不同，可划分为单轴追踪和双轴追踪两种方式，前者指追踪太阳方位角，而双轴追踪同时追踪方位角和高度角[3]，该方法能能够根据太阳实际运行情况实时追踪，但在追踪过程中容易产生累积误差且不能自动消除，具有精度不高的特点。

光电传感器追踪法则直接利用光电传感器检测太阳光强度，通过控制系统，驱动执行机构使得追踪装置重新对准太阳光，此方法具有灵敏度高、控制器简单等特点，其不足在于受天气影响较大，但在阴雨天气无法实现太阳光的追踪[2,4]。

为此，本文在已有太阳能目标追踪系统理论基础上，针对如何提高太阳能追光效率的问题，采用光电传感器与双轴追踪相结合方式，构建四点追光模块，通过映射法提取光线强度数据，基于Arduino Mega单片机设计了一款太阳能双轴自动追踪系统。

赛题2点光源追踪系统
一、任务
设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，系统示意图如图1 所示。

B
A
图1 光源跟踪系统示意图
光源B 使用单只1W 白光LED，固定在一支架上。

光源跟踪系统A 放置在距离光源1000mm的位置，通过使用光敏器件检测光照强度判断光源的位置，并以激光笔指示光源的位置。

二、要求
1．基本要求
（1）光源跟踪系统中的指向激光笔可以通过现场设置参数的方法尽快指向点
光源；
（2）将激光笔光点调偏离点光源中心30cm 时，激光笔能够尽快指向点光源；（3）在激光笔基本对准光源时，以A 为圆心，将光源支架沿着圆周缓慢（10~15 秒内）平稳移动20º（约60cm），激光笔能够连续跟踪指向LED 点光源；
2．发挥部分
（4）增大点光源B与追踪装置A之间的距离，追踪装置仍然能达到追踪要求（5）光源跟踪系统检测光源具有自适应性，改变点光源的亮度时（LED 驱
动电流变化±50mA），能够实现发挥部分（1）的内容；
（6）其他。

三、说明
1．作为光源的LED 的电流应该能够调整；
2．测试现场为正常室内光照，跟踪系统A 不正对直射阳光和强光源；
3．系统测光部件应该包含在光源跟踪系统A 中；
4．光源跟踪系统在寻找跟踪点光源的过程中，不得人为干预光源跟踪系统的
工作；
5．在进行发挥部分(3)项测试时，不得改变光源跟踪系统的电路参数或工作环境。

四、评分标准。

太阳能利用技术常考题目及答案0、太阳常数的定义：太阳常数是指在日地平均距离处，地球大气层外（大气上界）垂直于太阳光线的平面上，单位时间、单位面积内所接受的所有波长的太阳总辐射能量值，它基本上是一个常数，所以这个辐照度称为太阳常数。

1、太阳赤纬角的定义：太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角。

2、太阳高度角和太阳方位角的定义：高度角：太阳中心直射到地面的光线与当地水平面间夹角(h)，表示太阳的高度。

方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地正南方的夹角，向西为正，向东为负，变化范围正负180；它表示太阳的方位，决定太阳光的入射方向。

3、大气质量和大气透明系数的定义：太阳光线通过的大气路程与太阳在天顶时太阳光线通过的大气路程之比；表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数4、大气对太阳辐射的影响，详细了解答：大气辐射具有削弱作用，太阳光线在大气中经过的路程越长能量损失的就越多，大气对太阳辐射的作用一共有三种方式：吸收反射散射作用。

具体来说,吸收作用变现在平流层的臭氧吸收紫外线，水汽，二氧化碳吸收红外线。

反射作用：较大的颗粒尘埃，还有云层对阳光的反射。

散射：主要是大气分子还有微小的尘埃对波长较短的可见光，还有颗粒较大的尘埃，雾粒，小水滴对各种波长的散射。

5、太阳辐射产生的物理机制是什么？答：太阳辐射分为两种：一种是从光球表面发射出来的光辐射，因为它以电磁波的形式传播光热，所以又叫做电磁辐射。

另外一种是微粒辐射，它是由正电荷的质子和大致等量的带负电荷的电子以及其他粒子做组成的粒子流。

6、什么是太阳辐射年总量:一年内地面所接受的太阳辐射短波总辐射量，是衡量一个地方太阳能资源丰富的重要标志。

7、什么是春分秋分夏至冬至：上半年，太阳从低纬度到高纬度逐日升高，春分指春天昼夜均分的一天，随后昼长夜短，直到夏至，太阳走到北回归线，白昼时间最长的一天，随后白粥时间慢慢变短，到秋天，昼夜均分的一天是为秋分，随后昼短夜长直至冬至，太阳走到南回归线，白天最短的一天。