基于PIC16F877A自动太阳跟踪器的设计
国外在20世纪80年代就对太阳跟踪系统进行了研究，如美国、德国在单双轴自动跟踪、F1本在聚光菲立尔透镜跟踪、西班牙在2倍聚光反射跟踪等方面均开发出了相应的商品化自动太阳跟踪器。我国于20世纪90年代左右也对其进行了大量的研究，2006年10月在西藏羊八井安装了4套共计13．2kW不同形式的单、双轴并网发电太阳自动跟踪系统。之前一直没有稳定可靠的商品化的产品出现，究其原因主要有：
(1)系统可靠性不能满足要求
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，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
全部购买国外成熟的技术，将大大提高系统的硬件成本与维护成本。
本文基于PIC16F877微处理器为核心，针对光伏发电系统，开发出一种双轴自动自动太阳跟踪器，他具有运行稳定可靠、跟踪误差小、成本低等优点。
PIC16F877A是一款具有RISC结构的高性能中档单片机，仅有35条单字指令，8k×14个字节FLASH程序存储器，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25mA的吸入／拉出电流，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PWM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]。
(1)角度计算及反馈控制
单片机通过外扩三态锁存器输入口获取时钟模块产生的时间信号与光电旋转编码器的位置信号后，利用单片机快速运算处理能力用软件加以实现；
(2)电机驱动信号生成
本文采用的是步进电机，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MAX232加以电平转换，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光敏二极管检测光强，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。
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。
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跟踪器，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。
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