基于PIC16F877A自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器的設計

　　光伏發(fā)電能為人類(lèi)提供可持續能源，并保護賴(lài)以生存的環(huán)境，但其發(fā)電效率低，發(fā)電成本相對較高仍然足制約其大規模應用的重要因素。在沒(méi)有出現高效的光伏電池材料之前，研制具有實(shí)用價(jià)值太陽(yáng)聚光器及自動(dòng)跟蹤系統以實(shí)現低成本，則是促進(jìn)太陽(yáng)能廣泛應用的主要途徑之一。一般雙軸系統可提高發(fā)電量35%左右，單軸系統可提高20%左右，聚光型跟蹤系統會(huì )更高。

　　國外在20世紀80年代就對太陽(yáng)跟蹤系統進(jìn)行了研究，如美國、德國在單雙軸自動(dòng)跟蹤、F1本在聚光菲立爾透鏡跟蹤、西班牙在2倍聚光反射跟蹤等方面均開(kāi)發(fā)出了相應的商品化自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器。我國于20世紀90年代左右也對其進(jìn)行了大量的研究，2006年10月在西藏羊八井安裝了4套共計13.2 kW不同形式的單、雙軸并網(wǎng)發(fā)電太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統。之前一直沒(méi)有穩定可靠的商品化的產(chǎn)品出現，究其原因主要有：

　　(1)系統可靠性不能滿(mǎn)足要求

　　由于大部分光伏電站都安裝在偏遠地區，環(huán)境非常惡劣，維護困難，跟蹤系統增加了旋轉機構與相應的機械機構，可靠性明顯下降，如果不能保證整個(gè)系統的在各種環(huán)境下都能可靠穩定運行，對整個(gè)光伏電站來(lái)說(shuō)都可能將是災難性的打擊。

　　(2)跟蹤誤差大

　　尤其對反射聚光的跟蹤系統，如果跟蹤誤差大，不但不能提高發(fā)電效率，反而會(huì )使電池板受光小均，產(chǎn)乍熱斑等影響，大大縮短了電池板的使用壽命。

　　(3)成本過(guò)高

　　全部購買(mǎi)國外成熟的技術(shù)，將大大提高系統的硬件成本與維護成本。

　　本文基于PIC16F877微處理器為核心，針對光伏發(fā)電系統，開(kāi)發(fā)出一種雙軸自動(dòng)自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器，他具有運行穩定可靠、跟蹤誤差小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器的基本原理[1-3]

　　自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器，故名思意基本功能就是使光伏陣列隨著(zhù)太陽(yáng)而轉動(dòng)，基本原理框圖如圖1所示。

　　該系統時(shí)刻檢測太陽(yáng)與光伏陣列的位置并將其輸入到控制單元，控制單元對這2個(gè)信號進(jìn)行比較并產(chǎn)生相應的輸出信號來(lái)驅動(dòng)旋轉機構，使太陽(yáng)光時(shí)刻垂直入射到光伏陣列的表面上。

　　雖然太陽(yáng)在太空中的位置時(shí)刻都在變化，但其運行卻具有嚴格的規律性，在地平坐標系中，太陽(yáng)的位置可由高度角a與方位角φ來(lái)確定，公式如下[2-3]：

　　式中： δ為太陽(yáng)赤緯角;φ為當地的緯度角;ω為時(shí)角。

　　太陽(yáng)赤緯角與時(shí)角可以由本地時(shí)間確定，而對確定的地點(diǎn)，本地的緯度角也是確定，因此只要輸入當地相關(guān)地理位置與時(shí)間信息就可以確定此時(shí)此刻的太陽(yáng)位置。

　　2 系統的整體設計方案

　　PIC16F877A是一款具有RISC結構的高性能中檔單片機，僅有35條單字指令，8 k