Dual-axis solar tracker for using in photovoltaic systems

Abstract

Improving the conversion efficiency of solar panels has become a challenging area of study for researchers. Solar trackers are an alternative to reach this goal, as has been shown in many cases, by tracking the position of the sun changes, the productivity of the panel increases. This paper presents a new design of a dual-axis solar tracker system based on a real-time measurement of solar radiation in order to improve the conversion efficiency. As a first design stage, the dynamic models for solar radiation, solar panel and electromechanic system, were obtained using Matlab-Simulink. Then a control unit for capturing the signals from radiation sensors and an inertial measurement unit, was implemented in a High-Performance 16-Bit Digital Signal Controller DSPIC33FJ202MC. The acquired data are compared with a mathematical algorithm to calculate sun's position and set the control action to orient the panel. An embedded system with real-time sampling was developed. It does not rely on external databases and takes into account the relative position between the radiation sensor and solar panel to improve the efficiency of the system.

Mejorar la eficiencia de conversión de los paneles solares se ha convertido en un área de estudio desafiante para los investigadores. Los seguidores solares son una alternativa para alcanzar este objetivo, como se ha demostrado en muchos casos, al rastrear la posición de los cambios del sol, aumenta la productividad del panel. Este documento presenta un nuevo diseño de un sistema de seguimiento solar de doble eje basado en una medición en tiempo real de la radiación solar para mejorar la eficiencia de conversión. Como primera etapa de diseño, los modelos dinámicos para radiación solar, panel solar y sistema electromecánico, se obtuvieron utilizando Matlab-Simulink. Luego se implementó una unidad de control para capturar las señales de los sensores de radiación y una unidad de medición inercial en un controlador de señal digital de alto rendimiento de 16 bits DSPIC33FJ202MC. Los datos adquiridos se comparan con un algoritmo matemático para calcular la posición del sol y configurar la acción de control para orientar el panel. Se desarrolló un sistema embebido con muestreo en tiempo real. No se basa en bases de datos externas y tiene en cuenta la posición relativa entre el sensor de radiación y el panel solar para mejorar la eficiencia del sistema.