基于 FPGA XC3S1500開發(fā)板的太陽能自動跟蹤系統(tǒng)
根據(jù)球面三角形的邊的余弦公式描述,即一邊的余弦等于其他兩邊余弦的乘積,加上這兩邊正弦及其夾角余弦的乘積,在天球的半徑不是確定值。因此描述天球上的圓弧通常用圓弧所對應(yīng)的角度來表示弧長。在球面三角形NPS中,三邊為弧NP、弧NS、弧SP,分別用角度90-φ,90-δ,τ表示。采用球面三角形邊的余弦公式:
高度角-方位角跟蹤又叫做地平坐標系雙軸跟蹤系統(tǒng),采光板的方位軸垂直于地平面,另一根軸與方位軸垂直,稱為俯仰軸。工作時采光板根據(jù)太陽的視日運動繞方位軸轉(zhuǎn)動改變方位角,繞俯仰軸作俯仰運動改變采光板的傾斜角,從而使采光板與太陽光線垂直。這種跟蹤系統(tǒng)的特點是跟蹤精度高,而且采光板裝置的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi),支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較容易。在本文中采用了高度角一方位角跟蹤進行設(shè)計。
2 太陽跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)上文介紹的高度角-方位角跟蹤系統(tǒng)的整體框架,本文基于Xilinx公司的FPGA開發(fā)板,設(shè)計了基于FPGA的太陽跟蹤系統(tǒng)的各功能模塊。主要包括計時模塊、太陽高度角方位角計算模塊、日出日落時間計算模塊和步進電機脈沖控制模塊等幾部分。
基于FPGA的太陽跟蹤控制系統(tǒng)的流程圖如圖2和圖3所示。
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