黄海龙 开题报告.doc

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1、毕业设计开题报告学生姓名黄海龙专业电气工程及其自动化班级08本科1班拟选题目复精度式自动太阳能跟踪系统选题的背景及意义： 现在人类所使用的能源基本上是石油,天然气,煤等不可再生资源.据统计全球对化石燃料能源的消耗在二十世纪七十年代约为80亿吨标准煤,而在二十世纪末,这种消耗达到了140亿吨标准煤,即25年间就增长了近70%,而近十年化石燃料的消耗增长近20倍,预计到2020年全球对能源的消耗会再翻一翻.根据公认的估算,如果人类对能源的追求以现在的速度增长,全球的石油燃料将在今后40年间被耗尽,而天然气和煤至多也只能维持60年和200年左右.可见化石燃料也不是取之不尽用之不竭的.不仅如此,大量使

2、用化石能源已经造成全球气候变暖和空气的污染,以及环境的破坏. 所以发展其他形式的能源是势在必行的,而且全世界也已经发展了多种形式的能源,如水能,风能,潮汐能,绿色生物能,燃料电池,核能,太阳能等等.这些能源中，除了核能和太阳能，其他的能源都在发展上有一定的局限性，但对于核能，掌握的技术还不够，它存在着巨大的危险，从2011年这次日本核泄漏可以看出来。所以，在这些能源中太阳能应用技术以其独特的优势在全球蓬勃发展,使人们在能源危机中,感到不少安慰. 太阳是以巨大的能源,万物生长都要依靠他,地球上绝大部分能源归根到底是来自太阳的.煤炭和石油也是古时候由动物或植物存储下来的太阳能.全世界人们一年用的各

3、种能源之和也只是到达地球的太阳能的数万分之一,因此利用太阳能的潜力是十分巨大的.而石油太阳能又是非常的绿色无污染的.而对于日益枯竭的化石能源来说,太阳能似乎是未来社会的希望所在. 太阳能作为发展潜力巨大和清洁的能源,越来受到重视和发展,其中太阳能发电技术已经成为全球发展速度最快的技术.然而它也存在着不持续性,光照方向和强度随时间天气的不断变化性的问题.这就对使用太阳能提出了更高的要求.目前很多太阳能的收集板都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电率低下. 据试验,在太阳能发电中太阳光亮度相同的情况下,采用自动跟踪发电系统比固定电池板发电装置的发电量约高出近40%.因此在太阳能发电中,运用自动跟

4、踪系统是很有必要的.由于太阳能的利用受到地形,地势,位置,天气等自然条件的影响很大,且太阳能电池的成本较高,转化率较低,所以还没有得到普及. 复精度式自动太阳能跟踪系统就是为了解决太阳能转换率低的问题,为了更大的程度的利用太阳能.太阳光的照射角度固定不变的情况下,应该是太阳能采集板与太阳能光线保持垂直,才能最大限度的达到集热能效果.本设计要求用基本常用的器件来设计实现一种对太阳高度角的跟踪与太阳方位角跟踪。 经过阴雨天气后，太阳一出来立即跟踪的实现。 并有人性化界面的设计，分为人与单片机沟通和时间显示程序。此设计有成本低,高效,智能和人性化的特点,有较好的应用价值. 选题研究现状： 上个世纪的

5、70年代,由于两次石油危机的影响,太阳能技术产业的发展在发达国家受到高度重视,发展较快.随着全球性的自然资源过度开发与消耗,环境的污染和破坏,走可持续发展道路成为各国长期共同的发展战略,发展新能源和可再生能源已成为非常紧迫的任务,特别是太阳能技术产业更受到各国的重视,美国政府最早制定太阳能发展规划,20世纪末提出百万屋顶计划,能源部和有关州政府制定了太阳能发电的政府补贴政策,太阳能技术发电已达到3000MW以上,其连续三年以高于30%的年增长率发展.其主要原因是太阳能新技术的应用和政策激励引起的.瑞士,法国,意大利,西班牙等国也纷纷制定太阳能发展计划.欧洲制定和实施了“欧洲可再生能源白皮书”和

6、日本也制定和实施了“日本新阳光计划”。也因此太阳能发电近年来始终保持3040%的年增长率，因而被誉为全世界增长最快的能源。 在我国，随着国民经济的稳步发展、综合国力不断上升和科技不断进步，特别是我国最近大力开发西部的战略的进一步实施，开发和利用好西部地区的得天独厚的太阳能和风能资源，对于解决好辽阔中国和十几亿人民的能源紧缺问题是多么好的一个未来蓝图。 目前国外各种太阳屋计划等得太阳能发电的应用和是现在，都是将其采光板，也就是光伏电池板固定在屋顶，没有最大跟踪太阳，而没有从分利用太阳能以至转换率低。现在世界对太阳能发电的运用还不是那么普及，主要原因是光伏电池板的造价太高。而且大多固定在一个方向的

7、，对于太阳能的利用没有最大化而转换率低的原因。如何使用最少的光伏电池板来取得最大的采光量是次课题研究的中心和重点。研究内容：复精度式自动太阳能跟踪系统就是为了解决太阳能转换率低的问题,为了更大的程度的利用太阳能.太阳光的照射角度固定不变的情况下,应该是太阳能采集板与太阳能光线保持垂直,才能最大限度的达到集热能效果.本设计要求用基本常用的器件来设计实现一种对太阳高度角的跟踪与太阳方位角跟踪。 经过阴雨天气后，太阳一出来立即跟踪的实现。本课题所研究的是复精度式自动太阳能跟踪系统，机械部分主要由电池支架，底座和电动机构成。支架和底座的材料一般式复合金属，其抗腐蚀和抗氧化性能较好，而且取材普及。机械装

8、置有电动机驱动，可使电池板在垂直方向085度和水平方向360度自由旋转。这样可以在空间上于任何一个角度的太阳光保持垂直。控制部分主要由一个单片机系统构成。跟踪系统机械结构大致如下:大齿轮固定在底座上,主轴和支承轴安装在底座上面,主轴相对底座可以转动,小齿轮于大齿轮咬合,小齿轮连接一个电动机的输出轴.此电机固定在转动架上,转动架以及支架固定安装在主轴上,接收器和另一台电动机安装在支架上面，此台电动机的输出轴连接在接收器上。机械结构的工作原理为：用两个电动机分别对垂直方向和水平方向进行控制。跟踪其的方位轴垂直地平面，控制水平方向;另一根轴与方向轴垂直的为仰俯轴，控制垂直方向。两个轴分别套上一个大齿

9、轮，大齿轮与小齿轮连接，小齿轮在与两个电动机的主动轮分别连接。工作时太阳跟踪器根据太阳运动的位置，改变方位角来改变水平方向，通过仰俯轴做仰俯运动来改变垂直方向，从而使太阳光与接收板的垂直关系，从而达到跟踪的目的。跟踪系统控制部分采用单片机系统作为控制系统，其大体有两种跟踪方式：一是，光强比较法，二是，太阳角度追踪法。在强光比较法下，利用特俗的装置通过光电二级管得比较电路来判断太阳方位，从而配合电动机的转动达到跟踪太阳的目的。太阳角跟踪法主要是通过软件计算来确定太阳在当地的方位，在调动电动机工作实现跟踪太阳。本课题设计采用光强比较法跟踪模式来实现自动跟踪。论文提纲：本文从五个方面叙述了我国煤炭企

10、业低浓度瓦斯发电的现状及前景。第一部分主要详细介绍了太阳发电的历史背景、意义、趋势和价值。第二部分主要是对太阳能电池的研究分析来配合自动系统的研究。第三部分主要研究太阳能发电系统中的采光器和探测太阳能发电的最大功率以为到太阳能利用系统的最大功率。第四部分是重点和难点主要是对复精度自动跟踪系统的探测、研究、设计和开发。第五部分是对复精度太阳能跟踪系统的应用前景的研究。主要参阅文献1张明 德国太阳能发电最多国家 广西电力建设科技信息，2004，（04）：51522高桥清 太阳光发电，科学出版社，19873桑野心德太阳能电池及其应用，科学出版社，19904贾英洲，黄建周，王育林，杨凤田聚光太阳灶设计

11、制造原理，能源出版社，1983,55刘宝廷步进电动机及其驱动控制系统，哈尔滨工业大学出版社，19976金如麟 太阳能光伏供电系统的最大功率输出方法 电工技术杂志。19977林珊，冯垛生太阳能发电系统的最大功率跟踪新能源 19998陈桂兰，孙晓光伏发电系统的最大功率点跟踪控制 电子技术应用，2001.89汤建皮， 黄刚光伏系统配套蓄电池的选择，蓄电池.2002（4）10刘福才，刘新田单片机全自动跟踪太阳能发电设备控制器的设计，微机信息。1999.15（4）11刘荣自然能供电技术 科学出版社。2000研究进程安排(包括提纲、一稿、二稿、定稿起讫时间)1、撰写毕业设计初稿（9月30日日前完成）2、指导老师审阅初稿，并提出修改意见（10月05日前完成）3、根据指导老师意见进行修改，并提交第二稿（11月1日前完成）4、指导老师审阅第二稿，并提出修改意见（11月05日前完成）5、根据指导老师意见进行修改，并提交第三稿（12月2前完成）6、在指导老师指导下完成定稿（12月30日前完成）7、答辩（03月01日至10日）其它说明指导教师是否同意开题 签名: 年 月 日院部教学负责人签署 签名: 年 月 日