1。 绪论

1。1 研究意义

在现代社会中，人们的生产和生活需要各种各样的能源，并且对其需求也越来越大。但是众所周知，传统的化石能源是非常有限的，并非用之不竭，能源问题是全人类的共同问题。

我国因为国土面积辽阔，所以太阳能资源也非常丰富。太阳能资源全国约60％以上的地区每年日照时数超过约2800个小时，其中仅陆地上每年受到的太阳辐射能就超过了上万个三峡工程的总发电量[1]。在当代社会，能源是一个国家经济发展的动力和源泉。怎样加强新能源尤其是太阳能的开发不仅对于继续推动我国经济的快速发展有着非常重大的意义，同时在节约化石能源、煤炭资源、保护环境等方面也有十分重要的意义。

一方面节约现有能能源，一方面也要大力开发新能源。太阳辐射能是一种丰富并且环保的新能源。首先它有着一个巨大的优势，那就是它几乎是无穷无尽的，并且还非常的纯净，有着传统的化石能源无法企及的优越性。目前太阳能的普及所面临的问题，一个是技术方面的问题，利用效率不高；一个是成本的问题，成本居高不下。传统的太阳能装置是固定结构，不能随着光线转动，如果装置可以跟随光转线动，使光线始终垂直于太阳能电池板，就能极大的提高太阳辐射能利用效率[2]。目前如何更多的拓展太阳能的利用，更加精准的自动跟踪太阳光线是科学家们所研究的很重要的课题。

1。2 研究现状

太阳辐射能光电转化效率的含义是在单位时间内产生的电子数与入射的光子数的比值。它受到很多方面的影响。比如制作材料、加工工艺、表面清洁度以及太阳能电池板与光线的焦度关系等因素。通过改变太阳能电池板与太阳光线之间的夹角，是提高光电转换效率的一个很重要的方法，也是提升比较明显的方法。研究表明通过太阳能电池板角度的改变，转换效率可以提高30％—60％[3]。随着太阳跟踪技术的不断革新，转换效率也越来越高。1994年德国研制的太阳能厨房，就是利用一种单轴跟踪系统；瑞士也几乎在同时期研制出了同样的单轴跟踪系统[4]。在近十年左右，各国更是加大了在太阳能利用率方面的研究，尤其是新材料的发明，使得太阳能利用率得到飞速提升。目前单轴跟踪系统已经基本被淘汰，运用到生产和生活中的基本上都换成了更加精准的双抽跟踪系统。我国也非常重视对太阳能等新能源的开发，同时也出台了很多相关的方针政策，使太阳能等相关产业得到更快的发展。

2。 总体设计方案 

2。1 总体设计框图

太阳能电池板自动跟踪系统的主要构成为；(1)太阳能采集装置；(2)转向机构；(3)控制部分；(4)储能装置；(5)逆变器。系统组成如下图。

图1  自动跟踪太阳能发电系统框图

前三个框图是跟踪系统部分。控制部分由单片机和时钟芯片组成；转向机构是步进电机；太阳能采集装置是太阳能电池板和光敏电阻：控制器是光电转换控制器，接收的太阳能通过控制器的转换将一部分电能输送到直流负载，其他的则储存起来，通过逆变器输送到交流负载。 

太阳能采集装置就是由通过胶封、层压等方式封装成平板结构的太阳能电池板和光电检测电路组成。转向机构包括底座、驱动电机、联轴器、减速机构和电池板固定框架。控制部分采用的是DS1302低电压计时芯片和AT89C52单片机[5]。储能装置采用铅酸蓄电池。控制器用来控制不同情况下蓄电池的放电情况，阴天或夜间太阳能电池板不能提供电能时，需要控制器来阻止电能的释放。