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系統識別號 U0026-2508201416223800
論文名稱(中文) 平移載具之雙軸太陽能追日系統設計
論文名稱(英文) Design of Two-Axis Solar Tracking System with Horizontally Moving Base
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 蕭武雄
研究生(英文) Wu-Hsiung Hsiao
學號 P47011100
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 57頁
口試委員 指導教授-林穎裕
口試委員-苗君易
口試委員-鄭金祥
中文關鍵字 雙軸追日系統  方位角與俯仰角  平移載具  微處理器  結晶矽太陽能板。 
英文關鍵字 two-axis solar tracking system  azimuth angle and elevation angle  moving base  micro-processors  crystalline silicon solar panels. 
學科別分類
中文摘要 本研究開發了具平移功能基座之雙軸太陽能追日系統,適用於地面或海面載具平移運動或避免障礙遮蔽以達到更好的發電效率。本系統接收四個光敏電阻感測器訊號來確定太陽的大致方向並驅動兩個直流馬達,一個控制方位角,另一個控制俯仰角,以追踪太陽的運動,保持雙軸機構上太陽能板面向太陽。系統中以兩個微處理器控制雙軸機構和傳輸各參數數據到監控個人電腦。研究中所用的控制律以簡單的位置控制並依順序先調整方位角之後再調整俯仰角。目前,結晶矽材料廣泛運用的太陽能板並不需要很高的定位精度即可,達到設定的電能轉換效率。本設計提出一個方便和經濟的解決方法,可輕易獲得更高的光電轉換效能。此外,平移載具提供額外的一個自由度,可以避開天空中的遮蔽物,或是大型地表載具的測試平台測試雙軸追蹤平移載具系統的效能,例如輪船及沙漠中之行動載具。本論文所包含實驗結果顯示本系統可以達到令人滿意的追蹤性能。

關鍵字:雙軸追日系統、方位角與俯仰角、平移載具、微處理器、結晶矽太陽能板。
英文摘要 This study has developed two-axis solar tracking system with horizontally moving base, which can accommodate vehicle motion or avoid obstructing shadow and achieve better power generation efficiency. The system receives inputs from four photo resistor sensors to determine the general direction of the sun and drives two DC motors, one for azimuth angle and the other for elevation angle, to track the solar motion and keep the solar panel, which is setting on the tracking mechanism, facing toward the sun. Two micro-processors are used to control the system and transfer system data to a monitoring PC. The control law for both motors is a simple position control in sequential adjustments with azimuth angle first and elevation angle later. Presently, most solar panels made from crystalline silicon and used by general public do not require very high pointing accuracy to convert rated solar energy to electricity. The proposed design shall be a convenient and economical solution to easily gain more conversion from sun light to electricity for the same or similar type of solar panels. Also, the moving base provide one more degree of freedom to avoid blocking element in the sky or a test bed to exam the efficacy of the two-axis tracking system on large surface moving vehicles, such as ships or desert travelers. Experimental results are included to show the functions of the system, which indicate the proposed simple structure can achieve good tracking performance.

Key words: two-axis solar tracking system, azimuth angle and elevation angle, moving base, micro-processors, crystalline silicon solar panels.
論文目次 目錄
中文摘要……………………………………………………………………i
英文延伸摘要………………………………………………………………ii
致謝……………………………………………………………………vi
目錄……………………………………………………………………vii
表目錄……………………………………………………………………ix
圖目錄………………………………………………………………x
符號表…………………………………………………………………xii

第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的………………………………………………1
1.2 文獻回顧……………………………………………………2
1.3 論文架構……………………………………………………6

第二章 太陽能發電效益分析………………………………………………8
2.1 太陽能電池的種類……………………………………………8
2.2 太陽能電池的電氣特性………………………………………9
2.3 太陽能板傾斜度分析………………………………………11

第三章 雙軸追蹤機構設計製作……………………………………………18
3.1 平移載具追蹤系統說明……………………………………18
3.2 太陽位置感測模組介紹……………………………………19
3.3 雙軸追蹤機構介紹…………………………………………24
3.4 微處理及資料傳輸模組介紹………………………………25
3.5 動力及驅動模組介紹………………………………………28
3.6 電腦監控模組介紹…………………………………………32
3.7 系統電路圖…………………………………………………32

第四章 控制方法設計與驗證………………………………………………34
4.1 控制流程說明………………………………………………34
4.2 決策樹………………………………………………………36
4.3 方位角追蹤測試與俯仰角…………………………………39

第五章 系統追蹤實作模擬…………………………………………………43
5.1 模擬太陽運動軌跡之機構設計……………………………43
5.2 結果分析……………………………………………………52

第六章 結論與未來展望……………………………………………………53
6.1 結論…………………………………………………………53
6.2 未來展望……………………………………………………53

參考文獻……………………………………………………………………54
參考文獻 參考文獻
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