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1、精品徐州工程学院毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称：自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计 学 生 姓 名： 张士新 学号：20040601446指 导 教 师： 张建化 职称： 助教 所 在 学 院： 机电工程学院 专 业 名 称： 机械制造及其自动化 徐州工程学院2008 年 3 月 4日课题名称自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计课题来源社会生产实践课题类型工程设计类选题的背景及意义太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源；第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值；
2、第三，太阳能是一种洁净的能源。目前人类只利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化转换，此外，还有储能技术。人类对于再生性能源的需求在石化原料日渐耗尽的同时日受重视。太阳能利用是个源源不绝的绝佳能源替代方案，因为每天太阳投射到地球表面的能量大于地球所需的一万倍以上。 太阳能电池自动跟踪系统的开发与研究，提高了太阳能电池板的发电效率，达到了低成本、高精度、使用灵活的要求，为大规模使用太阳能发电，合理利用能源进行了有益的探索。研究内容拟解决的主要问题 太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变
3、化的问题，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。据实验，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35 ，因此在太阳能利用中，进行跟踪是十分必要的!但是太阳能的利用受地形、地势、位置、云雨等自然条件的影响很大，由于太阳能电池的成本相对较高而转化成电能的效率又太低，得不到普及利用。自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计是为了解决太阳能转换效率低的问题，为了更大程度的利用太阳能。阳光照射的角度不固定，要想达到最大的集热效果，太阳能集热板应和太阳光线保持垂直。本设计要求设计一种自动跟踪太
4、阳的机械和控制系统，使太阳能集热板能随太阳光线的移动而转动，保持集热板与太阳光线基本垂直。此系统能使太阳能电池板始终对着太阳，保持最大的发电效率，具有低成本、免维护等优点，有较好推广应用价值。研究方法技术路线本课题所研究的是自动跟踪太阳智能型太阳能系统，机械部分主要由电池板支架，底座和步进电机构成，机械装置由电机驱动，可使电池板在水平方向360度和垂直方向080度之间自由旋转。控制部分主要由AT89C51单片机系统构成。跟踪系统机械结构大致为大齿轮固定在底座上，主轴和支撑轴承安装在底座上面，主轴相对于底座可以转动，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮连接步进电机1的输出轴。步进电机1固定在转动架上，转动
5、架以及支架固定安装在主轴上，接收器、步进电机2安装在支架上面，步进电机2的输出轴连接在接收器上。机机械结构的工作原理为用2个步进电机分别对高度角和方位角2个方向进行控制。跟踪器的方位轴垂直地平面，控制水平方向；另一根轴与方位轴垂直称为俯仰轴，控制垂直方向。两轴分别套上一大齿轮，大齿轮与小齿轮连接，小齿轮再与2个步进电机的主动轮分别相接。工作时，太阳跟踪器根据太阳运动的位置，通过方位轴转动改变方位角来改变水平方向，通过俯仰轴作俯仰运动改变接收平台的倾斜角来改变垂直方向，从而使太阳光线与接收平台垂直，以达到跟踪的目的。目前跟踪系统控制部分采用AT89C51单片机作为系统的控制核心，统大都采用了两种
6、追踪模式：光强比较法追踪模式和太阳角度追踪模式。在光强比较法追踪模式下，利用特殊的装置通过光电二极管的比较电路来判断太阳的方位，配合电动机的转动从而达到了追踪太阳的目的。太阳角度追踪模式下：主要是通过软件计算当时当地太阳高度角和太阳方位角，再配合机械装置来实现对太阳的追踪。本课程设计采用光强比较法追踪模式，通过光敏电阻的比较电路来判断太阳的方位，配合电动机的转动从而达到了追踪太阳的目的。 研究的总体安排和进度计划周次 设计内容及要求1 了解设计的基本要求，查阅相关资料2 查阅相关资料，写开题报告3 外文资料翻译4 设计方案比较选择5 机械总体设计6 传动系统设计计算7 传动系统设计计算8 支架
7、体设计9 支架体设计10 电路系统设计11 绘制机械装配图12 绘制机械零件和电路图图13 撰写毕业设计说明书14 撰写毕业设计说明书15 答辩准备16 答辩主要参考文献1余海太阳能利用综述及提高其利用率的途径J能源研究与利用，2004，(03):2-7.2吕春生日本的新能源开发及对我国的启示J现代日本经济，2006，(06): 37-41.3张明.德国太阳能发电最多的国家R广西电力建设科技信息,2004，(04):51-52.4周惠美国有关可再生能源和节能情况考察报告R可再生能源2007，25（1），98-101.5徐机玲，蔡玉高太阳能利用新突破J瞭望，2004，(39):28-30.6张艳
8、红，张崇巍，吕绍勤，张兴等新型太阳能控制器的研制J节能，2006，(02):09-15.7孙孝仁太阳能利用的现状与未来J山西省科技情报研究所，2005，（08）：15-14.8胡赛纯，汤青云太阳能利用现状与趋势J湖南城建高等专科学校学报，2003，(01)：08-12. 9李建庚，吕文华， 晓雷，等一种智能型全自动太阳跟踪装置的机械设计J太阳能学报，2003，24(03)：330-33310陈维，李戬洪太阳能利用中的跟踪控制方式的研究J能源工程，2OO3，(03):18-2111李云.中国太阳能利用研究取得新进展J发明与创新，2004，(01)：08-09.12范志刚主编光电测试技术M北京：电子工业出版社，2004:24-26.13陈维，李戬洪太阳能利用中的跟踪控制方式的研究J能源工程，2OO3，(03)：18-21指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见学院意见教研室主任签名：年 月 日 教学院长签名： 年 月 日
