引言

目前，我國國內(nèi)太陽能自動跟蹤器主要有：壓差式太陽能跟蹤器，控放式太陽跟蹤，時鐘式太陽跟蹤器，比較控制式太陽跟蹤器。純機(jī)械式的跟蹤器和時鐘式的機(jī)電跟蹤器精度偏低，本系統(tǒng)采用了精度相對較高的光敏電阻控制的雙軸太陽跟蹤器的控制方式使光伏電池始終朝向太陽；在天黑后，能夠使電池板重新朝向東方，實(shí)現(xiàn)日循環(huán)運(yùn)行。

太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)

傳感器結(jié)構(gòu)

該跟蹤器的傳感器結(jié)構(gòu)見圖1。設(shè)置一個圓筒形外殼，在圓筒外部東、南、西、北四個方向上分別布置4只光敏電阻;其中P1、P3東西對稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略的檢測太陽由東往西運(yùn)動的偏轉(zhuǎn)角度即方位角;P2、P4南北對稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略檢測太陽的視高度即高度角;在圓筒內(nèi)部，東、南、西、北四個方向上也分別布置4只光敏電阻，用來精確檢測太陽由東往西運(yùn)動的偏轉(zhuǎn)角度和太陽的視高度。

立柱轉(zhuǎn)動式跟蹤器

跟蹤器的結(jié)構(gòu)見圖2。步進(jìn)電機(jī)1固定在底座上，主軸及其支撐軸承安裝在底座上面（主軸相對于底座可以轉(zhuǎn)動），轉(zhuǎn)動架以及支架固定安裝在主軸上，光伏電池、步進(jìn)電機(jī)2安裝在支架上面（光伏電池相對于支架可以轉(zhuǎn)動），步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸連接在光伏電池上。

當(dāng)光線發(fā)生偏移，控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)1帶動轉(zhuǎn)動架以及固定在轉(zhuǎn)動架上的主軸、支架以及光伏電池轉(zhuǎn)動;同時控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2帶動光伏電池相對與支架轉(zhuǎn)動，通過步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤［2］。

MPPT控制器

光伏電池的輸出功率與它的工作電壓有關(guān)（U-P曲線一般呈先上升后下降的光滑曲線，中間的某個電壓值取得最大功率），只有工作在最合適的電壓下，它的輸出功率才會有個唯一的最大值。如：在日照強(qiáng)度為1000W/m2下，U=24V，I=1A;U=30V，I=0.9A;U=36V，I=0.7A;可見30V的電壓下輸出功率更大。MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）控制器主要功能是：檢測主回路直流電壓及輸出電流，計(jì)算出太陽電池陣列的輸出功率，并實(shí)現(xiàn)對最大功率點(diǎn)的追蹤［3］。圖3為實(shí)際應(yīng)用擾動與觀察法來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤的示意圖。

擾動電阻R和MOSFET串連在一起，在輸出電壓基本穩(wěn)定的條件下，通過改變MOSFET的占空比，來改變通過電阻的平均電流，因此產(chǎn)生了電流的擾動［4］。同時，光伏電池的輸出電流和輸出電壓亦將隨之變化，通過測量擾動前后光伏電池輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動方向，當(dāng)擾動方向正確時太陽能光電板輸出功率增加，下一周期繼續(xù)朝同一方向擾動，反之，當(dāng)太陽能光電板輸出功率減少時，表示擾動方向錯誤，下一周期朝反向擾動，如此反復(fù)進(jìn)行著擾動與觀察來使太陽能光電板輸出達(dá)最大功率點(diǎn)。