随着经济的快速发展，对能源的需求及其造成的高污染日益凸显[1]。太阳能作为一种新型清洁能源，可广泛开发，已成为各国研究开发的热点，如何高效获取太阳能资源是当前的重要课题。传统的太阳能接收板大多分为固定安装型，太阳能的方角和高度随时间而变化，因此这种固定安装电池接收板的转换效率较低[2]。通过理论分析，光伏发电系统是否采用太阳自动跟踪方式，其能量回收率差达到[3]40 ~ 50，双轴跟踪可增加L4]35 ~ 40的发电量，因此，对阳光线自动跟踪的研究对光伏发电系统的发展具有积极的现实意义。

本文对太阳能量跟踪控制系统中的倾角检测与控制进行了研究，重点研究了倾角传感器检测电路、倾角传感器的数据采集与滤波处理，从而实现了倾角的精确测量。

1太阳能跟踪控制系统方案

本文所研究的太阳能跟踪系统由监测中心和太阳能跟踪控制两部分组成。监测中心主要完成太阳能板的状态监测和控制，太阳能跟踪控制是系统的核心部分，由两台电机在水平方向和倾斜方向(即倾斜角度)上驱动，完成电池板的自动跟踪功能。机械指示图如图1所示。

在实际的系统控制中，可以根据GPSS提供的时间信息、经纬度信息获得太阳的实时方位和高度，并通过控制电机调节双轴支架，完成对太阳的跟踪。系统采用步进式视日跟踪，即两轴支撑的运行不是连续的，而是给定一个阈值。如果当前太阳能角度与太阳能电池板角度的差值超过设定的阈值，则启动两台电机完成角度调整。这样既减少了支架旋转所消耗的能量，又提高了太阳能转换效率，其控制流程如图2所示。

2倾斜度测试模块设计

2.1岩心选择

本文选用sca60c单轴倾斜传感器，它是一种加速度计。它由硅微传感器和信号处理芯片组成，采用SCS形状密封。首先测量测量方向的大地感应力分量，然后将其转换为重力加速度速度与传感器敏感轴之间的夹角，从而测量支撑架的倾斜角Ⅲ8]。换能器单极5v电源，灵敏度2v /g，测量范围1 ~ 1g(响应的倾斜角为90度范围)。~ 90)，电压输出范围为0。5 ~ 4。5 V。倾角与输出电压的对应公式为:

式中:O偏置为倾角传感器处于相对水平位置时的输出电压;灵敏度是指倾角传感器的灵敏度。

根据SCA 60C单轴倾角传感器的输出特性，本文选用了宏晶科技公司新一代单时钟/机周期8051单片机J-SCC 12C 5604A单片机。该指令码具有高速、低功耗、强干扰等特点，与传统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转换，不需要专门的编程器和模拟器，通过串口(p3) / P 3.1)可按直线顺序进行，大大节省了设计成本。

2.2.1硬件电路设计

倾斜角传感器模块安装在太阳能电池板的下表面，完成支架倾斜角的采集。工作状态下，将sca60c的模拟电压输出信号号输入到单片机的A/D采集口，转换后的数字信号号通过串口与主控箱中的单片机通信，完成角度反馈。硬件电路设计如图3所示。

3、倾角传感器数据采集及滤波处理

在本文中，倾角传感器每300m s采集一次输出电压，并在恒速下将面板从o转到90转。结果数据如图5所示。图中的z轴表示面板旋转90度。所用的时间，轴是传感器在相应时间下输出的电压值。显然，图5所示传感器的输出电压信号不能作为面板的角度信号反馈给mc U，否则可能导致倾斜侧的错误动作带动电机向上，造成意想不到的后果，因此需要对波形进行滤波，去除毛刺信号。

设倾角传感器输出电压值为，则将每N组数据调平后，得到平滑后的输出值为:

如果N值较大，则输出信号的平滑度较高，但会降低精神灵敏度，同时也受到本文所选单声机尺寸的限制;如果N的值很小，则无法达到过滤效果。实验结果表明，该应用能获得良好的过滤效果。从图5可以看出，出站信号很多，需要进行限流处理。限制器过滤器设置一个阈值。如果两个输出值之间的差值小于或等于该阈值，则该值有效。相反，丢弃此值并将此值，替换为最后一个值。本文档根据太阳初升初落，设定电池板初始对准恢复动作下电压变化最大值的阈值。则响应输出电压的最大差值应为25m V。

该方法有效地结合了极限滤波波和计算平坦滤波波的优点。首先用极限滤波算法去除超过阈值的无效脉冲数据，然后用算术平均滤波对输出信号进行平滑处理。输出信号效果图如图6所示。可以看出，滤波器的平滑性得到了很大的提高，完全满足了控制系统的要求，说明联合滤波算法的应用是有效的。

4 结论

本文研究了倾角传感器在太阳能跟踪发电系统中的应用，设计了模块硬件电路，利用两种滤波方法的优点，根据需要使用的环境因素对输出信号进行处理。达到了预期的输出效果，并准确反馈了太阳能电池板的俯仰角，使太阳能跟踪实际有效，提高了太阳能电池板的回收率。