臺灣博碩士論文加值系統

本文研究主要研製聚光型太陽能追蹤器，使用四象限感測器、X-Z雙軸機構、控制器及聚光型太陽能板所組成之追蹤控制系統。
四象限感測器是用來感測太陽的方位與高度角，將聚焦影像分成四象限，每一象限可個別感測光訊號。當四個象限的光感測強度一樣時，則感測器定位在中心點。當不平衡時，則產生偏心誤差訊號，驅動直流馬達及X-Z雙軸機構修正太陽的方位與高度角。
X-Z雙軸機構之Z軸是垂直旋轉軸，擺動方位角。X軸是水平旋轉軸，裝置高度俯仰角平台，結合此二軸，可指向上半球的任何一點。太陽能追蹤器可依四象限感測器感測誤差訊號由單晶片控制器控制直流馬達及減速機構，驅動太陽能板指向太陽的位置。
最後實際製作一聚光型太陽能追日器，以印證所提出之理論，確實能達到太陽追蹤性能的目的。

The purpose of this thesis is to develop a solar tractor of concentrator photovoltaic panel. The proposed technique of this solar tracking system uses a quadrant detector, X-Z dual axis mechanism and controller.
The quadrant detector is to sense the sun light of solar altitude-azimuth.
It splits a focused image into four parts or quadrants, with the light in each quadrant being separately detected. The image position is by definition centered on the detector when these four signals are equal in intensity while an imbalance implies a centering error. The error signal drives DC motor and X-Z dual axis mechanism to revise solar altitude-azimuth.
The Z-axis of X-Z dual axis mechanism is a vertical pivot shaft that allows the device to be swung to an altitude angle, and the X-axis is a horizontal elevation pivot mounted upon the azimuth platform. By using combinations of these two axes, any location in the upward hemisphere may be pointed. The solar tractor may be operated under single chip controlled according to the quadrant detector error signal to control DC motor through the speed reducer mechanism, and drives the panel towards the sun.
Finally, a practical solar tractor is accomplished to test and verify the proposed technique enhancing the tracking ability of concentrator photovoltaic panel

中文摘要………………………………………………………………i
英文摘要………………………………………………………………ii
誌謝....………………………………………………………………iii
目錄……………………………………………………………………iv
表目錄…………………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………………viii
符號說明…………………………………………………………………xi
第一章 緒論………………………………………………………………1
1.1 前言…………………………………………………………1
1.2 研究動機……………………………………………………1
1.3文獻回顧………………………………………………………2
1.4 研究目的……………………………………………………8
第二章 太陽光追蹤原理與太陽能電池特性……………………………10
2.1地球與太陽環繞關係…………………………………………10
2.2 地球與太陽間的角度變化關係……………………………12
2.2.1太陽赤緯角與太陽時角……………………………………………14
2.2.2 太陽高度角、方位角.……………………………………………15
2.3太陽能電池的電氣特性……………………………………18
2.3.1伏安特性曲線與填充因子………………………………………18
2.3.2 太陽轉換效率……………………………………………………20
2.4 太陽能電池介紹……………………………………………………21
2.4.1 III-V族太陽能電池介紹………………………………………24
2.4.2 聚光型太陽能電池發電原理…………………………………26
2.5 太陽光追蹤器原理…………………………………………………29
第三章 感測器定位系統………………………………………………31
3.1 四象限光學感測器設計…………………………………………31
3.2 四象限光學感測器測試……………………………………………35
3.2.1 誤差信號之量測………………………………………………35
3.2.2 光感測角度量測………………………………………………36
第四章 追蹤機構系統……………………………………………………38
4.1 X軸追蹤機構設計……………………………………………………40
4.2 X軸配重塊設計………………………………………………………42
4.3 Z軸追蹤機構設計……………………………………………………43
4.4 太陽能板及感測器機構設計………………………………………44
4.5 馬達驅動控制組……………………………………………………46
4.6 支撐底座機構設計…………………………………………………50
第五章 系統測試與結果…………………………………………………51
5.1 追蹤性能測試…………………………………………………………51
5.2 太陽能板發電性能測試………………………………………………53
5.2.1主要測試設備……………………………………………53
5.2.2發電性能測試結果………………………………………56
第六章 結論與未來展望…………………………………………………60
6.1 結論……………………………………………………………………60
6.2 未來展望………………………………………………………………61
參考文獻…………………………………………………………………62

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