基于步进电机的太阳自动跟踪系统的研究

马正华，孔丹，徐守坤

（1.常州大学 信息科学与工程学院，江苏 常州 213164；2.常州过程感知与互联技术重点实验室，江苏 常州 213164）

1 引言

作为清洁能源的太阳能，现在已经普遍应用于我们的生活之中。例如，太阳能热水器，太阳能蓄电，太阳能发电等［1］。在相同条件下，光照强度越大，太阳能电池输出功率越大，因而增大太阳能电池受光面的光照强度，就可增大太阳能电池输出功率。除了提高太阳光电池本身的转换效率和提高蓄电池充放电效应外，对太阳的自动跟踪是太阳光伏发电系统中另一种提高转换效率的有效手段。因此，在太阳能的利用过程中，实施太阳跟踪是很有必要的［2］。

太阳跟踪是提高利用率的一种途径，其方式主要有光电定位和天文定位。前者为被动跟踪，根据光学传感器所获得的数据来控制电机。该方法受环境影响较大，尤其在阴天或多云时及一些传感器探测不到的盲区；后者为主动式，由程序计算出太阳位置，控制步进电机实时跟踪太阳。由于后者大大提高了跟踪精度［3］，所以在光电定位的基础上侧重于研究通过天文定位方式和控制步进电机实现的自动跟踪，在太阳能应用方面具有广阔的发展前景。

2 系统架构及工作原理

2.1 系统整体框架及组成模块

系统原理框图见图1。

图1 系统原理框图Fig.1 System principle block diagram

该跟踪系统主要由单片机控制模块、光电转换模块、键盘液晶模块、时钟模块和驱动及相应的外围电路等组成。软件部分主要包括模数转换程序，太阳高度角和方位角计算程序和步进电机的合适速度和步长计算程序，各模块驱动程序等。……