倾角传感器在太阳能跟踪系统中的应用研究

摘要：太阳能以其普遍性、永久性、无污染、分布广、利用方便等优点成为各国竞相研究和开发的热点。对太阳能跟踪控制系统中的倾角传感器应用进行了研究，以检测太阳能电池板的倾角，使得太阳能电池板在俯仰方向上与太阳的高度保持一致。设计了倾角传感器检测电路，通过对倾角传感器输出数据的采集和滤波处理，滤除了太阳能电池板在转动过程中因抖动而产生的随机误差信号，实现了在俯仰方向上的精确测量。
关键词：太阳能跟踪系统；倾角传感器；角度测量；软件滤波

0 引言
随着经济的高速发展，对于能源的需求和由之带来的高污染问题日趋突出。太阳能作为一种新型、清洁能源，发展前景相当广阔，目前已成为各国竞相研究和开发的热点，而如何高效地获得太阳能资源是当前一个重要的课题。传统的太阳能接收板大部分采用固定安装形式，而太阳的方位角度和高度是随时间变化的，所以这种固定安装的电池接收板的转换效率较低。经理论分析，光伏发电系统是否采用对太阳的自动跟踪方式，能量的接收效率相差达40％～50％之多，而采用双轴跟踪可增加发电量35％～40％，因此，开展对太阳光线自动跟踪方面的研究，对于光伏发电系统的发展有着积极的实际意义。
本文对太阳能跟踪控制系统中的倾角检测与控制进行了研究，重点对倾角传感器检测电路、倾角传感器输出数据的采集和滤波处理进行研究，从而实现倾角的精确测量。

1 太阳能跟踪控制系统方案
本文研究的太阳能跟踪系统由监控中心、太阳能跟踪控制两大部分组成。监控中心主要完成太阳能板的状态监测与控制，而太阳能跟踪控制则是本系统的核心部分，由水平方向与俯仰方向(即倾角)上的两个电机驱动，完成电池板的自动跟踪功能，其机械示意图如图1所示。

实际系统控制中，根据GPS输出的时间信息、经纬度信息，可以得到太阳的实时方位角和高度角，通过控制电机来调整双轴支架，完成对太阳的跟踪。系统采用步进式视日跟踪，即双轴支架的运转并非连续性的，而是给定一个阈值，如果当前太阳角度与太阳能电池板角度的差值超过设定的阈值时，再启动两个电机完成角度的调整，这样既降低了支架转动而消耗的能量，又提高了太阳能转换效率，其控制流程如图2所示。