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XXXXX大學
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
自動跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設計
系 部
XXXXXX
專 業(yè)
XXXXXX
學生姓名
XXXX
學號
XXXXX
指導教師
XXXXX
職稱
XXXXX
畢設地點
2013年 2月24日
設計（論文）
題目
自動跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設計
一、 本課題的研究目的和意義
太陽能是已知的最原始的能源，它干凈、可再生、豐富，而且分布范圍廣，具有非常廣闊的利用前景。但太陽能利用效率低，這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術的普及，如何提高太陽能利用裝置的效率，始終是人們關心的話題，太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的設計為解決這一問題提供了新途徑，從而大大提高了太陽能的利用效率。
太陽能以其不竭性和環(huán)保優(yōu)勢已成為當今國內外最具發(fā)展前景的新能源之一。光伏（PV）發(fā)電技術在國外已得到深入研究和推廣,我國在技術上也已基本成熟，并已進入推廣應用階段。但太陽能存在著密度低、間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題，這對太陽能的收集和利用裝置提出了更高的要求。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，不能充分利用太陽能資源，發(fā)電效率低下。如果能始終保持太陽能電池板和光照的垂直，使其最大化地接收太陽能，則能充分利用豐富的太陽能資源。根據(jù)據(jù)實驗，在太陽能發(fā)電中，相同條件下，采用自動跟蹤發(fā)電設備要比固定發(fā)電設備的發(fā)電量提高35 %左右。因此，設計開發(fā)能自動追蹤太陽光照的控制系統(tǒng)，是非常有價值的研究課題。
太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源，這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。目前，提高太陽能利用率的研究主要集中在兩方面：一方面是提高太陽能裝置的能量轉換率，另一方面是提高太陽能的集熱率；前者屬于能量轉換領域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術則可解決【1】。無論哪種太陽能利用設備，如果它的采光裝置能自動追蹤太陽并始終保持與太陽光垂直，它就可以在有限的使用面積內收集更多的太陽能。太陽能電池發(fā)電原理：利用光伏發(fā)電，即通過一對有光響應的器件將光能轉換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角器件將光能轉換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角器件將光能轉換成電能。太陽能電池板的發(fā)電量與太陽光入射角有關，當太陽光線與太陽電池板平面垂直時轉換率最高。采用自動追光系統(tǒng)轉換率可提高40%。
因此在這樣一個大前提下，我們需要制作一套全自動太陽能追光系統(tǒng)，實現(xiàn)了最大限度地使用太陽能，相信在不久的將來，它可以真正用到實處，用到人們的日常生活中去
二、 國內外研究情況及其發(fā)展
太陽輻照追蹤裝置要對應于晝夜、陰晴更替。太陽落山時，追蹤裝置朝向西邊，然后停止工作，并能夠復位；當遇到烏云遮住太陽時，追蹤裝置傳感單元無法反應出太陽光線的變化，當烏云過后太陽可能偏離較大的角度，這種情況下就要求追蹤裝置傳感探測單元能夠在較大的范圍內反應出太陽光線的變化。
現(xiàn)有用于太陽觀測科學研究的太陽追蹤裝置雖然追蹤準確但是價格太昂貴，如國家氣象計量站研制的FST型全自動太陽跟蹤器采用傳感器定位和太陽運行軌跡定位相結合的設計彌補了赤道架型太陽跟蹤器的缺點，具有全自動、全天候、跟蹤精度高等優(yōu)點 。這種大型精密儀器由于價格昂貴，通用性和性價比不高。
普通民用太陽追蹤裝置比如1997年美國Blackace研制的單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的白動跟蹤，而南北方向則通過手動調節(jié)，接收器的熱接收率僅提高了15% 。1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器，該裝置在太陽能面板上裝有集中陽光的涅耳透鏡，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使熱接收率進一步提高。JoeI.H.Goodman研制了活動太陽能方位跟蹤裝置，該裝置通過大直徑回轉臺太陽能接收器可從東到西跟蹤太陽，這個方位跟蹤器具有人直徑的軌跡，通風窗體是白晝光照鼓膜結構窗體，窗體上面是圓頂結構，成排的太陽能收集器可以從為、到西跟蹤太陽，以提高夏天季節(jié)里能量的獲取率。2002年2月美國亞利桑那大學推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結構，結構緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應用領域。這些普通民用太陽追蹤裝置，普遍存在的問題是精度差。
市場急需一種追蹤范圍廣、精度高，原理結構簡單、方便使用的太陽追蹤裝置，并盡快將一技術轉化為生產力，從而推動太陽能的普及利用，拓寬太陽能的利用領域。
三、 本課題的主要研究內容（提綱）
本文所介紹的太陽跟蹤裝置采用了光電追蹤方式，可實現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文的主要工作包括:
(l)分析太陽運行規(guī)律，比較國內外主要的幾種跟蹤方案，提出合理的跟蹤策略。
(2) 機械部分也是實現(xiàn)追蹤目的的關鍵，主要是機械設計和計算，裝配圖及其零件圖。
(3)分析傳感器工作原理，分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性，還要設計光電轉換電路。
(4)選取控制方案，分析系統(tǒng)的硬件需求，設計控制系統(tǒng)。
(5)設計控制方案，伺服電機以及驅動電路。
四、 研究思路和方法
本課題主要研究太陽追蹤器，課題要求通過對產品結構的分析，制定出幾種結構方案，通過對多種方案的比較，選擇比較合理的方案進行設計，并進行相關的工藝設計計算，使之具有實用性和經濟性方面的要求。
主要思路：首先認真分析產品結構，確定設計方案； 其次，小組成員間分工合作，充分發(fā)揮團隊作用，將數(shù)據(jù)匯總分析，及時對方案進行修改，提高設計效率；最后，對產品的工程圖進行繪制和裝配，觀察各部件間是否有運動干涉，避免在現(xiàn)實中發(fā)生事故。最后，對控制方案進行比較，最后選取最為適合的控制方案，完成控制系統(tǒng)的設計。
主要方法：充分運用計算機輔助設計，實現(xiàn)二維圖的繪制和裝配圖的繪制，同時了解PLC控制器的特點，編寫控制程序。
五、 本課題的進度安排
起訖日期：2012年12月8日至2013年6月10日
進度安排：2012年12月～2013年01月
查閱資料，了解所要做的內容，學習有關太陽追蹤器的資料。
2012年01月～2013年02月 運用查閱的資料知識，選擇設計方案。
2013年02月～2013年03月 完善方案選擇，準備開題報告。
2013年03月～2013年04月 翻譯文獻,準備期中檢查。
2013年04月～2013年05月 條件允許，去公司考察研究。
2013年05月～2013年06月 寫畢業(yè)論文，并裝訂成冊，準備畢業(yè)答辯。
2013年06月初期 論文形式、內容審閱, 畢業(yè)答辯，上交資料
六、 參考文獻
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指導教師意見
指導教師（簽名）：
年 月 日
所在系（所）意見
負責人（簽章）：
年 月 日