基于FPGA的太阳跟踪系统设计与实现

基于FPGA的太阳跟踪器的设计及实现 本设计旨在实现基于FPGA的太阳跟踪器的设计及实现，以提高太阳能设备的能量接收效率和太阳能利用率。太阳能是一种清洁无污染的能源，但具有间歇性及强度和方向不确定的特点，给太阳能的收集带来了一定困难。采用太阳跟踪装置可以使太阳光线始终与接收面保持垂直，提高太阳能设备的能量接收效率，从而提高太阳能利用率。 视日运动跟踪法是根据地日运行轨迹，采用赤道坐标系或地平坐标系描述太阳相对地球的位置。视日运动跟踪法可以分为极轴式跟踪和高度角-方位角式跟踪两种。极轴式跟踪采用赤道坐标系，描述太阳相对于地球的位置，包括赤纬角和时角两个坐标。高度角-方位角式跟踪采用地平坐标系，描述太阳相对于地球的高度角和方位角。 在本设计中，我们采用传统的视日运动跟踪法，利用Xilinx公司提供的FPGA开发环境ISE，设计完成了基于XC3S1500开发板的太阳能自动跟踪系统，以实现对太阳的全天候、全自动、实时精确控制。该系统可以实时监控太阳的位置，自动调整太阳跟踪装置的角度，确保太阳光线始终与接收面保持垂直，提高太阳能设备的能量接收效率和太阳能利用率。 知识点： 1. 太阳能是一种清洁无污染的能源，但具有间歇性及强度和方向不确定的特点，给太阳能的收集带来了一定困难。 2. 视日运动跟踪法是根据地日运行轨迹，采用赤道坐标系或地平坐标系描述太阳相对地球的位置。 3. 极轴式跟踪采用赤道坐标系，描述太阳相对于地球的位置，包括赤纬角和时角两个坐标。 4. 高度角-方位角式跟踪采用地平坐标系，描述太阳相对于地球的高度角和方位角。 5. 赤纬角是描述地球以一定的倾斜度绕太阳公转而引起二者相对位置的变化。 6. 时角是描述地球自转而引起的日地相对位置的变化。 7. FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的集成电路，广泛应用于数字电路设计和开发。 8. Xilinx公司提供的FPGA开发环境ISE是一种常用的FPGA开发工具。 本设计基于FPGA的太阳跟踪器的设计及实现旨在提高太阳能设备的能量接收效率和太阳能利用率，具有重要的理论和实践价值。