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从能源安全和能源战略角度来看,太阳能是一种理想的可再生绿色能源,太阳能发电是解决化石能源日趋紧缺和减少环境污染的重要途径。太阳能光伏发电通过光伏电池直接将太阳能转化为电能,是太阳能利用的重要方式,提高太阳能发电系统的太阳能利用率、降低发电系统建造成本是太阳能应用领域面临的两个主要难题。本论文针对太阳跟踪存在的问题,从以下几个方面对光伏发电跟踪技术进行研究:1.PSD跟踪技术整体方案研究。对光伏发电系统、太阳跟踪方法、系统主要组成部分进行分析,提出基于半导体光电位置敏感器件(position sensitive detector,PSD)太阳能光伏发电跟踪技术的研究方案。2.提出一种修正PSD非线性的改进共轭梯度算法。分析PSD的非线性特性和对测量结果的不利影响,提出改进的共轭梯度算法,该算法利用目标函数的梯度,通过改变步长来逐步产生共轭方向并进行搜索函数极小值点,进行PSD的非线性修正。通过MATLAB/Simulink仿真,对该算法进行算例分析,验证该算法的可行性。3.研究PSD的光伏发电太阳跟踪方法。通过分析多种光伏发电系统的跟踪方式,对其性能进行比较,提出基于PSD的光伏发电太阳跟踪方法。该方法利用了PSD能够精确测量入射至光敏面上的光点位置的优点,有效提升了光伏发电自动跟踪系统的跟踪精度。4.太阳能光伏发电PSD跟踪硬件电路设计。采用AT89C51为主控制器,设计太阳能光伏发电PSD跟踪硬件电路,包括信号采集电路设计、水平方向和垂直方向检测电路设计、AT89C51与光电耦合器件PC847接口电路设计、步进电机驱动电路设计、步进电机驱动芯片L297/L293D与PC847接口电路设计。5.太阳能光伏发电PSD跟踪软件设计。按照模块化编程思想编写各个模块的程序,包括太阳能光伏发电PSD跟踪主程序、PSD跟踪模块、视日运动轨迹跟踪模块、步进电机驱动模块。6.太阳能光伏发电PSD跟踪技术实验平台的搭建。通过实验测得太阳能光伏发电系统运用PSD跟踪方法前后的相关实验数据,对实验得到的开路电压、短路电路、输出功率变化进行分析,验证该技术的优越性。通过太阳能光伏发电PSD跟踪技术研究获得的方法与结论,证明该技术可有效提高太阳能光伏发电系统的利用率,并能提供稳定的电能输出,保证用电负载的正常工作。