基于單片機的雙軸光伏尋日系統設計

3 控制策略及程序設計
3．1 太陽運行軌跡的計算
要實現對太陽的跟蹤，需要知道某一時刻某一位置，太陽的高度角αs和方位角γs。太陽運行軌跡即太陽相對于地球的位置，可用兩種坐標系來描述：赤道坐標系和地平坐標系。
赤道坐標系是指太陽相對地球的位置是相對赤道平面而言，用赤緯角δ和時角ω來表示，赤緯角可用Cooper方程近似計算，即：

式中，n為一年中的日期序號，如元旦為n=1，12月31日為n=365。時角ω的數值等于離正午的時間(小時)乘以15°，上午為負，下午為正。
太陽高度角αs、天頂角θz和緯度φ、赤緯角δ、時角ω的關系為：

3．2 控制系統流程圖
控制系統的總體流程圖如圖7所示。系統啟動后，需要使用按鍵手動輸入參數，包括當地經度、緯度及時間(采用24小時制)。若室外風力在5級以下，則將光伏板進行尋日跟蹤，否則將驅動水平電機，將光伏板設置成水平方向，防止因風力過大而損壞光伏板。在尋日過程中，若室外天氣晴朗，則采用光控方式，利用雙軸跟蹤傳感器對光照最強的位置進行跟蹤，若室外為陰天，則通過經緯度及時間計算太陽的高度角及方位角，通過時控方式對太陽進行跟蹤，若光照強度過低，則將光伏板水平放置。

4 實驗測試結果
本系統主要為提高光伏發電系統的發電量而設計，在測試時，選用了兩塊參數相同的光伏板，一塊光伏板采用最佳傾斜角度進行固定安裝，另一塊光伏板安裝本雙軸光伏尋日系統，其對比數據如圖8所示。

5 結束語
基于單片機的雙軸光伏尋日系統以AT89S52單片機為核心，能夠根據天氣狀況自動選擇尋日跟蹤方式，性能穩定，跟蹤經度高，安裝方便，價格低廉，能夠有效的提高光伏發電系統的發電量，可適用于光伏交通警示燈、小型光伏電站等光伏發電系統中。