电气与电子工程学院科学研究成果简介

《四象限光电追踪传感器在主动追光系统的研究与应用》科研项目及成果简介

一、项目概况

本项目研究并设计一种四象限光电追踪传感器在主动追光系统的研究与应用，最终系统通过伺服控制器对机械装置跟踪的角度进行调整，在天气条件允许的条件下让太阳能电池组件与太阳光线实时保持垂直，而且该跟踪系统结构设计简单可靠，能够全天候自动运行，为避免设备绕线的问题发生还具有自动复位的功能。此外该系统在设备运行过程中，考虑风力等外部因素的干扰和对设备的破坏。该系统主动跟踪与被动跟踪相结合，按照环境条件智能选择跟踪模式。该产品的研制成功，满足了现阶段的市场需求，具有占先优势；随着智能化的发展，光伏板阳光智能追踪系统将逐步成为行业的主流，自动追光系统必将是发展方向，也具有广阔的市场需求。

智能跟踪方式，就是对被动式与主动式跟踪方式取优去缺，相互结合。具体就是在外部天气晴好时可在主动跟踪的开环控制系统中增加被动跟踪作为反馈矫正，构成闭环控制系统，即弥补了单独采用主动跟踪系统具有累计误差效应的缺点，同时也弥补了单独采用被动跟踪时受天气和光污染的影响；如果出现阴雨天气则仅采用主动跟踪的开环控制策略。同时系统的控制策略中还要考虑外部风力因素的影响，如果风力过大，让跟踪系统处于保护状态，以防大风的破坏。采用FPGA与SOPC技术相结合的方法，在考虑系统运行外部的风力因素的前提下，采用将主动跟踪策略和被动跟踪策略相结合的双轴跟踪系统解决方案。既解决了被动跟踪策略在阴雨天气条件和外部工作环境有光污染源的情况下无法对进行精确跟踪，严重时会造成系统工作紊乱的难题，也解决了仅采用主动跟踪策略时对计算精度要求过高和运行过程会出现的误差累计效应的难题，同时由于对风力因素的考虑，降低了整个太阳能发电系统的故障率。选用Altera公司的Quartus II和Nios II IDE进行软件开发，以Cyclone II系列FPGA芯片EP2C70F896C6N为核心，研究设计了太阳能电池组件对太阳高度角和方位角进行实时、稳定跟踪的方法。最终结果表明：该装置可以在各种天气条件下精确的跟踪太阳的位置，有效提高跟踪装置的太阳能吸收效率。实验证明本文所研究和设计的太阳智能跟踪系统的解决方案是正确可行的，主要功能得以实现，有利于今后系统的换代升级。

二、主要成果及应用

《四象限光电追踪传感器在主动追光系统的研究与应用项目》 主要科研成果统计

本课题的研究成果可以应用于光伏发电厂，如果大规模安装投入使用可以有效的提高光伏发电厂的发电效率，减小人工维护成本。与相关公司企业寻求合作，转让专利技术，使得产学研相结合，技术服务于企业和社会。十大生态产业既契合中央生态优先、绿色发展的导向和要求，也符合甘肃的阶段性特征和发展实际。各地各部门要全面贯彻落实习近平总书记视察甘肃重要讲话和指示精神，按照省委、省政府部署要求，把十大生态产业发展与打好产业基础高级化、产业链现代化的攻坚战结合起来，发挥点面结合、条块结合责任体系的作用，持续狠抓、科学善抓、具体实抓、精准保抓、高效快抓，推动十大生态产业发展取得更大成效，进一步夯实高质量发展的产业基础。

审核人：李永强