隨著經濟的快速發展，對能源的需求及其造成的高污染日益凸顯[1]。太陽能作為一種新型清潔能源，可廣泛開發，已成為各國研究開發的熱點，如何高效獲取太陽能資源是當前的重要課題。傳統的太陽能接收板大多分為固定安裝型，太陽能的方角和高度隨時間而變化，因此這種固定安裝電池接收板的轉換效率較低[2]。通過理論分析，光伏發電系統是否采用太陽自動跟蹤方式，其能量回收率差達到[3]40 ~ 50，雙軸跟蹤可增加L4]35 ~ 40的發電量，因此，對陽光線自動跟蹤的研究對光伏發電系統的發展具有積極的現實意義。

本文對太陽能量跟蹤控制系統中的傾角檢測與控制進行了研究，重點研究了傾角傳感器檢測電路、傾角傳感器的數據采集與濾波處理，從而實現了傾角的精確測量。

1太陽能跟蹤控制系統方案

本文所研究的太陽能跟蹤系統由監測中心和太陽能跟蹤控制兩部分組成。監測中心主要完成太陽能板的狀態監測和控制，太陽能跟蹤控制是系統的核心部分，由兩臺電機在水平方向和傾斜方向(即傾斜角度)上驅動，完成電池板的自動跟蹤功能。機械指示圖如圖1所示。

在實際的系統控制中，可以根據GPSS提供的時間信息、經緯度信息獲得太陽的實時方位和高度，并通過控制電機調節雙軸支架，完成對太陽的跟蹤。系統采用步進式視日跟蹤，即兩軸支撐的運行不是連續的，而是給定一個閾值。如果當前太陽能角度與太陽能電池板角度的差值超過設定的閾值，則啟動兩臺電機完成角度調整。這樣既減少了支架旋轉所消耗的能量，又提高了太陽能轉換效率，其控制流程如圖2所示。

2傾斜度測試模塊設計

2.1巖心選擇

本文選用sca60c單軸傾斜傳感器，它是一種加速度計。它由硅微傳感器和信號處理芯片組成，采用SCS形狀密封。首先測量測量方向的大地感應力分量，然后將其轉換為重力加速度速度與傳感器敏感軸之間的夾角，從而測量支撐架的傾斜角Ⅲ8]。換能器單極5v電源，靈敏度2v /g，測量范圍1 ~ 1g(響應的傾斜角為90度范圍)。~ 90)，電壓輸出范圍為0。5 ~ 4。5 V。傾角與輸出電壓的對應公式為:

式中:O偏置為傾角傳感器處于相對水平位置時的輸出電壓;靈敏度是指傾角傳感器的靈敏度。

根據SCA 60C單軸傾角傳感器的輸出特性，本文選用了宏晶科技公司新一代單時鐘/機周期8051單片機J-SCC 12C 5604A單片機。該指令碼具有高速、低功耗、強干擾等特點，與傳統8051完全兼容，但速度提高8 ~ l2倍。具有4路pw / M, 8路高速10位A/D轉換，不需要專門的編程器和模擬器，通過串口(p3) / P 3.1)可按直線順序進行，大大節省了設計成本。

2.2.1硬件電路設計

傾斜角傳感器模塊安裝在太陽能電池板的下表面，完成支架傾斜角的采集。工作狀態下，將sca60c的模擬電壓輸出信號號輸入到單片機的A/D采集口，轉換后的數字信號號通過串口與主控箱中的單片機通信，完成角度反饋。硬件電路設計如圖3所示。

3、傾角傳感器數據采集及濾波處理

在本文中，傾角傳感器每300m s采集一次輸出電壓，并在恒速下將面板從o轉到90轉。結果數據如圖5所示。圖中的z軸表示面板旋轉90度。所用的時間，軸是傳感器在相應時間下輸出的電壓值。顯然，圖5所示傳感器的輸出電壓信號不能作為面板的角度信號反饋給mc U，否則可能導致傾斜側的錯誤動作帶動電機向上，造成意想不到的后果，因此需要對波形進行濾波，去除毛刺信號。

設傾角傳感器輸出電壓值為，則將每N組數據調平后，得到平滑后的輸出值為:

如果N值較大，則輸出信號的平滑度較高，但會降低精神靈敏度，同時也受到本文所選單聲機尺寸的限制;如果N的值很小，則無法達到過濾效果。實驗結果表明，該應用能獲得良好的過濾效果。從圖5可以看出，出站信號很多，需要進行限流處理。限制器過濾器設置一個閾值。如果兩個輸出值之間的差值小于或等于該閾值，則該值有效。相反，丟棄此值并將此值，替換為最后一個值。本文檔根據太陽初升初落，設定電池板初始對準恢復動作下電壓變化最大值的閾值。則響應輸出電壓的最大差值應為25m V。

該方法有效地結合了極限濾波波和計算平坦濾波波的優點。首先用極限濾波算法去除超過閾值的無效脈沖數據，然后用算術平均濾波對輸出信號進行平滑處理。輸出信號效果圖如圖6所示。可以看出，濾波器的平滑性得到了很大的提高，完全滿足了控制系統的要求，說明聯合濾波算法的應用是有效的。

4 結論

本文研究了傾角傳感器在太陽能跟蹤發電系統中的應用，設計了模塊硬件電路，利用兩種濾波方法的優點，根據需要使用的環境因素對輸出信號進行處理。達到了預期的輸出效果，并準確反饋了太陽能電池板的俯仰角，使太陽能跟蹤實際有效，提高了太陽能電池板的回收率。