Система управления положением солнечной батареи

УДК 62-526.001.2

Система управления положением солнечной батареи
А.Я. Зимовий, к.т.н., доцент каф. 301, И.А. Кулик, студент гр. 342.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского «ХАИ»

Из-за ограниченности запасов широко распространенных источников энергоресурсов, а также их ,зачастую, высокой стоимости, в настоящее время проявляется исследовательский интерес к альтернативным источникам энергии: Солнцу, ветру и т.д.
Целью работы является разработка лабораторной установки, связанной с комплексным исследованием стабилизрованного источника постоянного напряжения с использованием солнечных панелей.
В качестве дополнительного условия разработки ставилась задача включения в состав установки цифровой вычислительной техники и современных электрических компонентов, совместимых с ней.
Анализ задачи отчетливо показал наличие двух независимых частей:
1. Система управления положением батареи для достижения максимальной энергоотдачи;
2. Система управления потоком получаемой мощности для питания нагрузки стабилизированным напряжением.
В представленной работе приведены результаты реализации первой части. Устройство управления положением солнечной батареи в одной из плоскостей (азимутальной) построено по классической схеме системы автоматического позиционирования, включающей датчик отклонения, усилитель сигнала ошибки, исполнительный механизм и объект управления. Непрерывное изменение положения Солнца потребовало выбор соответствующей технической реализации измерителя отклонения - датчика рассогласования положения батареи относительно направления падающего света. Был выбран вариант с использованием разнесенной пары фотодиодов, позволивший сравнительно просто получать информацию об угловом рассогласовании в виде сигнала постоянного тока на выходе разностного усилителя.
Следующей особенностью схемы управления является использование экономичного ШИМ - управления исполнительным двигателем, для реализации которого были использованы современные интегральные схемы с использованием, как специализированных устройств, так и ИС общего назначения. Испытания показали полную работоспособность системы с пропорциональным управлением и рассчитанным и проверенным на практике коэффициентом усиления разомкнутой системы, выбранным из критерия допустимой ошибки.