太阳能跟踪系统的设计毕业设计.doc
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1、毕业设计(论文)报告 题 目 太阳能跟踪系统的设计 机电工程学院院(系)电气工程及其自动化专业学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 2013年12月到2014年5月 设计地点 学 位 论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名: 日期: 年 月 日 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明井
2、冈山大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权井冈山大学教务处办理。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年月 日 摘 要 自工业革命以来,煤炭、石油成为世界的主要能源,人类对这些资源的依赖越来越大,但煤炭和石油都是不可再生能源且储量有限燃烧后产生大量二氧化碳等有害气体,对环境破坏比较大。在这些因素下我们必须研究和开发新能源如太阳能。太阳能与传统能源相比有很多优势:太阳能
3、储量丰富,在地球的任何角落都有,对交通不发达的地区有很大的利用价值:其次太阳能在开发利用的时候不会产生废气废渣,不会破坏环境。虽然太阳能有如此多的优点,但并不能十全十美依旧存在很多目前还不能快速解决的的问题,太阳能存在的这些问题加大了对太阳能设备性能的要求以至于造成对资源的浪费。进入21世纪,全球一体化,环境与资源成为一项世界性难题,既要推进社会的现代化又要保护好我们赖以生存的环境,大量使用传统能源会对当下环境造成无法估量的破坏,走这条路必将给我们人类带来灾难,因此除了开发清洁能源我们别无选择,而太阳能所具备的各项优点刚好能满足我们的要求,充分利用好了太阳能我们所面对的问题都能迎刃而解。所以设
4、计一套可以提高太阳能的利用率,提高发电效率的太阳能跟踪系统显得尤为重要。本文针对这些问题设计了一套太阳能自动跟踪系统。关键词:环境与资源;清洁;传感器;光电池 ABSTRACT Since the industrial revolution, coal, oil as the main energy in the world, people depend more and more on these resources, but the coal and oil is not renewable energy and reserves are limited combustion produc
5、es a large number of harmful gases such as carbon dioxide, compared to the environment destruction. In these factors, we must research and development of new energy sources such as solar energy. Solar energy compared with the traditional energy has many advantages: solar energy is abundant, in all c
6、orners of the earth, the traffic is not developed area has a lot of use value: the second solar energy at the time of development and utilization does not produce waste residues, does not damage the environment. The solar energy has so many advantages, but not perfect still exist a lot of it is cant
7、 solve the problem of fast, the problems of the solar increased the demand for solar energy equipment performance that cause the waste of resource. Into the 21st century, global integration, the environment and resources to become a worldwide problem, should promote the modernization of society, we
8、must protect our survival environment, extensive use of traditional energy will cause incalculable damage to the present environment, go this way will bring disaster to our human beings, so we had no choice but to develop clean energy sources, and the advantages of solar energy have just can meet ou
9、r requirements, and make good use of solar energy we face the problem can be solved. This paper designed a solar automatic tracking system.Key Words:Environment and resources;Clean;Sensor;Photocell 目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc2079 第1 章 引言 PAGEREF _Toc2079 6 HYPERLINK l _Toc14366 第章太阳能在我国分布及其特点
10、PAGEREF _Toc14366 72.1 太阳能在我国的分布情况72.2 太阳能与其他常规能源相比有三大优点:82.3 太阳能的开发的缺点:8第3章 太阳能利用的国内外发展情况9第4 章 光敏电阻和光电池的工作原理11第5章太阳能跟踪控制系统135.1 目前国内外采用的常见跟踪太阳的方式介绍:135.1.1 视日运动轨迹跟踪135.1.2 光电跟踪135.1.3 结合法135.2本跟踪系统的原理介绍135.3 跟踪系统控制部分介绍155.3.1信号采集部分155.3.2 数据处理部分155.3.3控制单元15第6章 系统的安装调试及电机类型的选择166.1系统的安装调试166.2电机类型选
11、择16第7 章 结 论18参考文献20第1 章 引言 人类已进入工业化社会,工业化社会给我们每个人的衣食住行都带来了极大的便利,但我们在享受美好生活的同时面临着一个重要问题:能源短缺。自工业革命以来人类开始大规模开采利用矿物资源,这些矿物能源燃烧会产生大量的温室气体及有害气体,给环境带来了极大的污染破坏。如果不加以阻止,采取措施可能会带来灾难性的后果。且我们现在消耗的煤炭、石油等资源都是不可能再生资源。如果没有新能源的替代,在不久的将来人类将面临矿物资源匮乏的严重局面。如果我们及我们的子孙想世代居住在地球上且没有烦恼的话那么我们每个人都因该出一份力气,就必须逐步改善现有的能源结构,大力开发新能
12、源。在现今的新能源之中最具有发展潜力的就是太阳能。由于地球的自转,引起季节天气变化,太阳的运动轨迹时刻都在发生改变,太阳光照角度不停的改变着,而目前常采用的太阳能设备缺少灵活性,其太阳能电池板的板面固定于某一方向,并不会自动随太阳移动而偏向,这虽然能减少设备的损耗,节约成本,但这必然会牺牲光伏转化率,我们必须解决这个问题,换句话说就是要增加太阳光照射于太阳电池板上的单位面积照度让电池板最大限度的吸收太阳光,做系统的目的就是要达到这个效果,说明白一点就是要让面板在空间中跟随太阳的运动轨迹,能做到这一点就能解决现在存在的问题。针对这些问题本课题设计的系统可以有效的解决这些问题,可以提高太阳能光伏发
13、电效率,采用本系统可以取得光照的最大量发电量较其他系统设备多且使用的太阳能电池少,这样一来降低了投资成本,电价降低,消费者可以从中得到实惠,从孩提时代起,我就觉得天空应该是蓝的,水应该是清的,如今长大了我们怎么能忍心让这种对自然的美好印象在现实中的消失,我觉得自己有责任做点什么了,因此该套太阳能跟踪系统的研究开发具有实际意义,具有一定的重要性。第章太阳能在我国分布及其特点2.1 太阳能在我国的分布情况 太阳和人类的生活息息相关,日出日落,我们每天都和太阳见面,太阳是我们再熟悉不过的,但是对于太阳能我们却知之甚少。太阳能和其他能源一样向人类不断的提供能量保证人类的正常生产生活,但是它又和其他能源
14、有点不一样,它的产生源于自身的化学能变化,产生的能量纯天然无污染。我们都知道地球绕太阳转,太阳光照射在地球上,地球接受大量的太阳光,地球轨道上接收到的平均太阳辐射强度非常大,而地球又是太阳系中一颗比较大的行星,这样就很容易算出地球接收到的太阳能总量巨大。地球上海洋面积占了约80%,太阳光照射在在海平面上的面积巨大,海洋接收到的能量巨大,如果把这些以其它传统能源换算,相当于有102000TW的能量。如果我们人类把这些能量运用到我们实际的生产生活中去,我们就不会有能源危机,就不会发生历史上那些因为争夺能源产生的战争,避免人类的惨剧。虽然太阳能有如此多的优点,但也存在着的很多缺点,这些缺点加在一起构
15、成了开发太阳能的拦路虎。由于地球表面的大气层吸收和反射了一部分太阳辐射到地球的光照,到达地表的能量只占了是其总辐射总量的很少一部分约22亿分之一,但这些能量对人类现在的生产生活所消耗的能量来说是相当巨大的,高达173,000TW,若将太阳每秒钟辐射到地球的能量以兑换处煤炭,需要燃烧500万吨煤炭。太阳能对我们人类的好处实在太多,到处体现着闪光点,她把自己的光和热无私的贡献给我们不给我们带来一点伤害这些都是其他能源比不了的,目前她的开发利用还存在一些困难但随着全世界对太阳能研究的投资加大,现存的这些技术问题必会解决,太阳能一定会走进我们的日常生活中。我国的先天条件优秀,有着广袤的土地太阳光照的面
16、积大适合推广太阳能。根据这些我们可以推算出,每年约为5010kJ的能量辐射在我国地表上,有335837KJ/cm2A的能量辐射到全国各地,中值为586KJ/cm2A。我国国情复杂,各地地形地貌相差比较大,根据太阳能在各地的辐射总量统计资料来看,太阳能辐射总量以西藏、青海、新疆等广大地区较其全国其他地方多。而三地之中因青藏高原地区的太阳辐射量最大。不难得出结论开发利用我国境内的太阳能对于我国现代化的建设有着重要的现实意义。2.2 太阳能与其他常规能源相比有三大优点:第一,太阳能储量丰富,在太阳漫长的运行历史中,太阳紧消耗了它储藏能量的2%,可以说太阳能是人类能源的未来,是个聚宝盘的。第二,太阳光
17、存在于地球的任一个角落如果利用起来的话,可以省去一些不必要的成本,对一些地区具有利用价值。第三,太阳能较其他传统能源不会损害环境更不会影响生态平衡。2.3 太阳能的开发的缺点: 第一,分散性,光照区域不集中,不利于设备采集。第二,不稳定性,光照采集受自然因素影响大。 第三,转化效率低且成本高,太阳能的发展还处于初级阶段,有些技术在理论上已经想当成熟可行,但是脱离实验室的太阳能利用转化装置,光转化效率偏低,造价成本高昂,在市场上与其他的传统能源产品相比价格偏高不具有竞争优势。第3章 太阳能利用的国内外发展情况日本是个海岛国家,资源相对匮乏,这使得日本在新能源尤其是太阳能的研究上不遗余力,在太阳能
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