[智能型太陽能跟蹤系統設計]:在主動式跟蹤太陽能熱發電系統中，要求計算太陽位置以實現跟蹤，提高發電效率。對于開環控制的太陽能跟蹤系統，太陽位置的計算精度尤為重要。采用水平–俯仰雙軸坐標系統，利用32 位嵌入式微處理器，以步進電機作...

在主動式跟蹤太陽能熱發電系統中，要求計算太陽位置以實現跟蹤，提高發電效率。對于開環控制的太陽能跟蹤系統，太陽位置的計算精度尤為重要。采用水平–俯仰雙軸坐標系統，利用32 位嵌入式微處理器，以步進電機作為執行機構，提出了基于程控跟蹤和光電跟蹤相結合的復合跟蹤方式，并采用太陽位置計算系統，減小計算誤差，提高跟蹤精度。該跟蹤裝置是一種能根據不同地理位置和時間自動計算太陽運行參數，通過光電檢測構成反饋回路，實現在不同環境下自動跟蹤的智能型跟蹤裝置。

隨著社會經濟的快速發展，人類所面臨的能源問題越來越突出，太陽能作為一種清潔能源，無疑受到各國的普遍重視。如何提高太陽能的利用效率成為研究熱點，太陽跟蹤是提高利用率的一種途徑。目前太陽跟蹤的方式有多種，主要有光電式和機械式。前者為被動跟蹤，受環境影響較大，尤其在多云或陰天時；后者為主動式，其原理是通過程序計算出太陽位置，控制步進電機跟蹤太陽；目前國內大多數采用后者的方式[1]。但這種跟蹤方式會存在累積誤差，主要原因是采用的太陽位置坐標模型不夠精確；由于是開環控制，機械結構變形及電機在執行過程中產生的誤差難以消除，跟蹤的精度隨運行時間的增加而降低。本文采用以程控跟蹤為主、光電跟蹤為輔的跟蹤方式，同時更新了計算太陽坐標位置的數學模型，從而提高了跟蹤精度，實現了全自動跟蹤，對于實現大型太陽能熱發電具有重要意義。

智能型太陽能跟蹤裝置主要由微處理器控制單元、光電檢測單元、液晶顯示模塊、存儲單元和鍵盤及相應的外圍電路、手動控制單元等組成，如圖1所示。軟件部分包括操作系統的移植和應用程序的編寫。

1）鍵盤及顯示屏。設有4×4的鍵盤和一塊320×240點陣的液晶顯示器(liquidcrystaldisplay，LCD)，主要用于手動控制和人機交互，便于用戶設置時間和位置參數，并對系統的運行狀態進行監視。

2）檢測模塊。檢測模塊安裝在集熱器面板或者與集熱器平行的面板上，主要用于檢測系統運行時的環境條件[2]。其功能可分為2個方面：①檢測環境光線強弱程度，以區別白晝和夜晚；在陰天光照強度不夠時，系統檢測到信號后自動處于待機狀態，避免不必要的能源浪費，從而達到系統的自動控制。②提供水平和俯仰方向上的誤差信號。在系統正常跟蹤狀態時，跟蹤方式為程控跟蹤，由于計算誤差和機械誤差的存在，在系統長期運行后，累積誤差無法消除。檢測模塊檢測到累積誤差后，發出中斷信號，微控制芯片響應中斷，發出相應指令控制執行機構動作以修正誤差，從而達到閉環控制。

3）電源電路。電源電路主要為微控制器、外圍器件以及控制系統中所用到的其他芯片提供工作電源。由于采用的ARM微控制器為LPC2290，而它具有獨立的模擬電源和數字電源，為降低出錯幾率，模擬電源和數字電源應該隔離。因此接入的220V電源經濾波后分為2路：一路作為步進電機驅動器工作電源；一路經整流后為系統提供+5V和+15V電源。微控制器的2組電源在+5V的基礎上經過一個電壓調節器分別輸出+3.3V和+1.8V。