基本信息
- 项目名称：
- 太阳能自动跟踪系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该太阳能自动跟踪装置，采用双轴跟踪中的极轴式全跟踪设计，具体分为机械设计、电气设计和软件设计三部分。工作时电池板绕极轴运转,其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动;电池板围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化,通常根据季节的变化定期调整。
- 详细介绍：
- 1.目前，发达国家太阳能发电已经进入技术成熟、能够大规模推广的阶段。对太阳的跟踪技术也日益突破，但目前其对双轴跟踪的利用还不够广泛，存在一定的缺点。 2.我国太阳能发电产业近几年发展较快，但总体规模较小，正在尝试利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民的生活生产用电，对太阳跟踪技术的研究也显得势力单薄。 3.针对目前，对太阳的跟踪，各国也在不停地探索，有人提出用光电跟踪，有人要用机械跟踪，有人用单轴，有人用双轴，但是针对双轴跟踪中极轴式跟踪仍是较为科学的设计。 太阳能电池板的一轴（极轴）指向天球北极,即与地球自转轴相平行,另一轴（赤纬轴）与极轴垂直。工作时电池板绕极轴运转,其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动;电池板围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化,通常根据季节的变化定期调整。双轴跟踪能够最大限度地利用光伏电池的发电能力。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、设计理念 世界能源趋向枯竭，太阳能作为一种无污染能源被人们广泛采用，太阳每时每刻都在运动着，为了使有限使用面积内收集更多的太阳能，太阳能转换设备必须保持与太阳光垂直，就必须跟踪太阳。于是我们设计了太阳能自动跟踪装置，成功解决了这一问题。 二、基本思路 该太阳能自动跟踪装置，采用双轴跟踪中的极轴式全跟踪设计，具体分为机械设计、电气设计和软件设计三部分。 一、创新点 极轴式全跟踪设计,极轴式全跟踪设计，通过DS1302定时器，设定初值，送于单片机，单片机控制两路步进电机，一路控制电池板绕极轴运转跟踪太阳视日运动；一路控制电池板绕赤纬轴运转跟踪太阳视四季运动。 二、技术关键 1. 极轴式全跟踪设计 太阳能电池板的一轴（极轴）指向天球北极,即与地球自转轴相平行,另一轴（赤纬轴）与极轴垂直。 工作时电池板绕极轴运转,其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动;电池板围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化,通常根据季节的变化定期调整。 双轴跟踪能够最大限度地利用光伏电池的发电能力。 三、主要技术指标 1.装置日跟踪误差角度不大于2°。 2.两路电源供电,电压220V。
科学性、先进性
- 科学性先进性 太阳能接收面固定在台架平面上，水平转台相当于太阳能接收面的方位轴，由一台步进电机驱动，绕垂直于当地水平面的轴旋转跟踪太阳的方位角。另一台步进电机驱动同步带轮带动丝杠螺母旋转,使丝杠进行直线运动,相当于改变俯仰轴转角用以改变太阳能接收面的倾斜度,从而跟踪太阳的高度角。同步带轮与丝杠的传动比为2∶1 ,当步进电机转动1 圈即360°时丝杠螺母转动半圈,丝杠相应走过3mm ,由此通过太阳能接收面台架的倾角变化计算出丝杠直线运动的距离,就可以算出步进电机需要的脉冲数。工作时太阳能电池板绕极轴运转,其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反，用以跟踪太阳的视日运动；支承电池板及极轴的机件M围绕赤纬轴作俯仰转动以适应赤纬角的变化,通常根据季节的变化自动定期调整。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月在许昌学院团委、社团联合会举办的首届科技创新设计与制作大赛中荣获一等奖。 2011年3月在许昌学院团委、学生工作部、教务处、科研处举办的第六届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛中荣获二等奖。
作品所处阶段
- 实验室演示阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物展示、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、使用说明 1.太阳能自动跟踪装置与光伏发电系统结合起来使用。 二、技术特点与优势 1.取材简单，成本较低。 2.系统独立供电，不易受外界环境影响。 3.实用性强。 4.移植性较好。 三、适应范围 适应于各种大、中、小型太阳能发电系统。 四、推广前景 我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。随着太阳能的开发和利用，太阳能自动跟踪器必然会得到大力推广。 五、经济效益，太阳能发电技术日趋成熟，作为太阳能发电的中间产物，该自动跟踪装置适应于各种大、中、小型太阳能发电系统。随着大、中、小型发电站的建立，改产品的市场将会越来越宽广，其所带来的经济效益也将不可估量。
同类课题研究水平概述
- 1.目前，发达国家太阳能发电已经进入技术成熟、能够大规模推广的阶段。对太阳的跟踪技术也日益突破，但目前其对双轴跟踪的利用还不够广泛，存在一定的缺点。 2.我国太阳能发电产业近几年发展较快，但总体规模较小，正在尝试利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民的生活生产用电，对太阳跟踪技术的研究也显得势力单薄。 3.针对目前，对太阳的跟踪，各国也在不停地探索，有人提出用光电跟踪，有人要用机械跟踪，有人用单轴，有人用双轴，但是针对双轴跟踪中极轴式跟踪仍是较为科学的设计。
