参考文献 ............................................................ 34 致谢 ................................................................ 35 附录 ................................................................ 36
IV
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
开发新能源是当今世界正面临的重大课题，太阳能作为一种绿色能源正得到迅速的发展和应用，由于照射到地面的阳光受到气候、纬度、经度等地理自然条件的影响，存在着间歇性、光照方向和光照强度随时间不断变化的问题。因此，对太阳能的收集和利用有更高的要求。同时，太阳能发电成本过高和效率低下是制约其长期高速发展的主要原因，其中一种解决途径是提高发电系统的发电量，香港大学建筑系研究分析了太阳光照射角度与太阳能接受率的关系，理论分析表明：跟踪太阳和不跟踪太阳，能量的接收率相差高达37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的利用效率大大提高，进而提高了太阳能发电系统的太阳能利用率，扩展了太阳能的利用领域，为我们解决能源危机和环保地球提供了希望[1]。
1.2 国内外现状
新兴能源领域是当今世界发展中最具决定力和影响力的五大技术领域之一。太阳能是一种绿色、高效和永不衰竭的新能源。在实际生活中，常规能源的过度消耗和环境压力的增加，使世界上许多国家加强了对新能源和可再生能源开发的支持。很多政府都将太阳能利用作为国家可持续发展的重要内容。近几年，国际光伏发电技术迅猛发展。1973年，美国率先制定了政府级阳光发电计划；1997年美国和欧洲相继宣布\百万屋顶光伏计划\，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资共达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算多达7800多万美元，比1993年增加了23.4%，美国计划到2010年安装1000～3000兆瓦太阳能电池。日本也不甘示弱，1997年补贴\屋顶光伏计划\的经费高达9200万美元，安装目标是7600兆瓦。印度也计划1998－2002年太阳能电池总产量为150兆瓦，其中2002年为50兆瓦。
国际光伏发电正在由边远农村向并网发电和与建筑结合供电的方向发展。到目前为止，世界太阳能电池年销售量己超过60兆瓦，电池转换效率也提高到15%以上，系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电；在太阳能利
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用方面，由于技术日益先进，应用规模越来越大，仅美国一个国家太阳能热水器年销售额就超过10亿美元。太阳能发电在技术上也有所突破，目前世界已有20多座大型太阳能发电站正在运行或正在建设。
然而相对于国内来说，煤炭的巨量消耗燃烧已成为我国大气污染的主要来源。我国太阳能光伏发电应用始于70年代，真正快速发展则是在80年代。在1983年一1987年短短的几年内，我国先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳能电池生产线，使我国太阳能电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦上升到1988年的4.5兆瓦。目前太阳能发电利用主要应用于通信系统和边远无电乡村和岛屿和边远偏辟无电地区，年销售额约1.1兆瓦，成效显著。
我国西部地区是世界上地势较高的自然地区。也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一，尤其是西藏，空气稀薄，透明度高，年日照时间长达1600-3400小时，辐射强度大，年均辐射总量7000MJ/m2，资源优势得天独厚，应用前景十分广阔。
然而这一切太阳能利用的背后都少不了太阳跟踪装置的配合，在太阳跟踪方面,美国亚利桑那大学曾推出了新型太阳能跟踪装置,该装置通过传感器和光电检测电路将光信号转换为电信号输入单片机,单片机经过处理后输出控制信号控制电机完成跟踪。捷克国家科学院物理研究所则以形状记忆合金调节器为基础,通过日照温度的变化实现单轴被动式太阳跟踪,中国科学院上海物理研究所研制了二维程控太阳跟踪器控制系统,该装置是通过对太阳运行轨迹的分析和研究来确定太阳跟踪器的运动数学模型,通过微机控制,实现对太阳的跟踪。赵志刚等人设计了基于CMOS图像传感器ADC—2121的全自动便携式太阳辐射计,此系统具有定位精度高、可自由规定零点等优点,具有很好的应用性。
跟踪太阳目前世界上有很多种方式，其中比较常用的是传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序控制），同时也有单轴跟踪和双轴跟踪之分[2]。
传感器跟踪：也叫光电跟踪，利用光电传感器探测太阳的方位，将光信号的强弱转化成电信号输入单片机，单片机以此来控制电机转动，实现对太阳方位的探测和跟踪。
视日运动轨迹跟踪：由于太阳的方位是极具规律的，所以人们总结了太阳的运动轨迹，此轨迹可根据天文公式的特殊算法计算出来，由处理器根据当地的经纬度和时间计算当前太阳的方位，以此控制电机转动。
单轴跟踪：只在方向角上跟踪太阳，也就是只在东西方向上跟踪太阳。
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太阳方位探测器
