光伏发电能为人类提供可持续能源，并保护赖以生存的环境，但其发电效率低，发电成本相对较高仍然足制约其大规模应用的重要因素。在没有出现高效的光伏电池材料之前，研制具有实用价值太阳聚光器及自动跟踪系统以实现低成本，则是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。一般双轴系统可提高发电量35％左右，单轴系统可提高20％左右，聚光型跟踪系统会更高。
由于大部分光伏电站都安装在偏远地区，环境非常恶劣，维护困难，跟踪系统增加了旋转机构与相应的机械机构，可靠性明显下降，如果不能保证整个系统的在各种环境下都能可靠稳定运行CONTROL ENGINEERING China版权所有，对整个光伏电站来说都可能将是灾难性的打击。
(2)跟踪误差大
尤其对反射聚
光的跟踪系统，如果跟踪误差大，不但不能提高发电效率，反而会使电池板受光小均，产乍热斑等影响，大大缩短了电池板的使用寿命。
(3)成本过高
本文基于P16F877为核心，针对光伏发电系统，开发出一种双轴自动自动太阳xxx，他具有运行稳定可靠、跟踪误差小、成本低等优点。
1 自动太阳xxx的基本原理[1-3]
自动太阳xxx，故名思意基本功能就是使光伏阵列随着太阳而转动，基本原理框图如图1所示。
该系统时刻检测太阳与光伏阵列的位置并将其输入到控制单元，控制单元对这2个信号进行比较并产生相应的输出信号来驱动旋转机构，使太阳光时刻垂直入射到光伏阵列的表面上。虽然太阳在太空中的位置时刻都在变化，但其运行却具有严格的规律性，在地平坐标系中，太阳的位置可由高度角a与方位角φ来确定，公式如下[2-3]：
式中： δ为太阳赤纬角；φ为当地的纬度角；ω为时角。
2 系统的整体设计方案
PIC16F877A是一款具有RISC结构的高性能中档，仅有35条单字指令，8 k×14个字节FLASH程序，368×8个字节RAM数据存储器，256×8个字节E2PROM数据存储器，14个中断源，8级深度的硬件堆栈，内部看门狗定时器，低功耗休眠模式，高达25 mA的吸入／拉出，外部具有3个定时器模块，2个16位捕捉器／16位比较器／10位模块，10位多通道A／D转换器，通用同步异步接收／发送器等功能模块[5]。
2．1控制单元硬件设计
(1)角度计算及反馈控制
(2)电机驱动信号生成
本文采用的是，其驱动脉冲由单片机内部自带的10位PWM波发生模块产生，只需在软件中设置相应的有关参数就可改变电机的转速；
(3)上位机监控系统是利用单片机内部自带的异步接受／发送器等功能模块，硬件部分只需加MAX 232加以，便可实现PC机与单片机的数据传输；
(4)考虑到光伏发电只有在太阳光强满足一定强度的时候才能发电，启动信号主要是利用检测光强，保证系统在夜间
或阴雨天不满足发电条件的情况下，系统停止跟踪检测电路如图3所示。主要由放大、比较与光耦隔离3个部分组成。
(5)系统的保护功能主要包括大风保护、电网掉电保护、振动过大保护、限位开关与接近开关保护组成，单片机检测到保护信号产生时，便发出指令将系统停放在安全的位置上，确保整个系统不受损坏。图4是电网掉电检测电路原理图，主要由降压、整流与光耦隔离3个部分组成。
3 控制单元软件设计
软件是该控制系统的核心，除一些保护自锁功能通过硬件实现外，大部分功能均通过软件来实现，整个软件采用C语言模块化编程方式，易于系统的移植与集成。
主程序与中断服务子程序流程如图5所示。
4 系统的抗干扰措施
能够可靠稳定的运行是自动太阳xxx成为成熟产品的前提，该系统从软件与硬件两个方面来增强抗干扰措施，主要手段有：
(1)外部输入信号与控制系统信号不共地；
(2)有的外部输入信号输入到单片机内部之前都经过严格的光耦电路加以隔离；
(3)优化布线结构，减少过孔，以降低寄生杂散的影响；
(4)保证整个系统可靠接地；
(5)外部信号采用屏蔽电缆线传输；
(6)软件上增加软件、看门口定时器与软件陷阱等措施，保证软件在出现死机、跑飞等故障时能够自我恢复。
(7)系统重要保护如限位保护均从软件与硬件上加以双重保护，以提高其可靠性。
5 结 语
自动太阳xxx的稳定性与可靠性一直是其没有被大规模应用的主要问题之一。
本文基于PIC16F877A单片机为控制核心，设计了一种自动跟踪太阳高度角与方位角转动的自动太阳xxx，现场运行结果表明该系统跟踪准确、能耗低、可靠性高、系统性能稳定，发电效率提高35％以上，对以后建设大型戈壁沙漠并网电站具有指导性意义。
