基于虚拟仪器技术太阳能自动跟踪系统的研究与实现(4)
图2-3 高度角方位角式跟踪系统
时间跟踪的优点：和光电跟踪相比时间跟踪不受外界天气，杂光的干扰，具有较高的可靠性。
时间跟踪的缺点：在计算太阳角度的过程中会产生误差，影响跟踪精度。
2.1.2太阳高度角和方位角的算法
太阳高度角和方位角与一下几个参数有关
1)当地时间t
以北京时间为准，设北京时间为T，所在地理经度为c
t=T -（120-c）/15（h） （2.1）
2)当地的地理经纬度
南京的地理经纬度：东经：118°46′，北纬：32°03′
3)太阳赤纬角δ
从赤道上观察，观察者与太阳连线和地球赤道面的交角称为太阳赤纬角，以δ表示。一年当中，太阳赤纬角每天都在变化，但不超过±23°27’的范围。太阳赤纬角随季节的变化可由库拍(Cooper)方程计算:
δ = 23.45°sin[360(284+n)/365] （2.2）
n:一年中的天数，如:在春分，n=81，则 δ=0
4)太阳时角ω
ω=(t-12)×15° （2.3）
t为当地时间，按小时计算。地球自转一周为360°，相应的时间为24h，每1h地球自转的角度定义为太阳时角ω，则ω=360 / 24=15°，正午时角为零，其它时辰时角的数值等于离正午的时间(h)乘以15。上午时角为负值，下午时角为正值。
由以上参数，就可以计算出任何地区、任何季节、任一时刻的太阳高度角和方位角，其计算公式分别为:
a.太阳高度角h（太阳光线与地面的夹角）
sinh=sinΦsinδ+cosΦcosδcosω （2.4）
Φ—当地地理纬度;δ—太阳赤纬角;ω—太阳时角。
b.太阳方位角γ（观察者与太阳连线在地面上的投影与南北方向线之间的夹角）
sinγ=cosδsinω/cosh （2.5）
根据地理纬度、太阳赤纬角及观测时间，利用以上两公示可以求出所有地点和所有时刻的太阳方位角。双轴跟踪系统跟踪太阳方位角及高度角。只要计算出某地某一时刻的太阳方位角以及高度角，利用一轴跟踪太阳方位角，另一轴跟踪太阳高度角，就能实现太阳的双轴跟踪，就能保证太阳光始终与太阳能电池板保持垂直，从而最大限度地收集太阳能。
2.1.3时间跟踪的LABVIEW编程实现
首先利用软件获取此时的时间及日期，通过时间日期以及当地的经纬度来计算此时的太阳高度角及方位角。由于太阳的转动较慢，因此设定每隔5分钟计算一次太阳的高度角及方位角。得到当前的高度角及方位角后，与此时太阳能电池板的实际角度相比较，通过其差值得到电机的转动方向及转动时间从而控制太阳能电池板始终与太阳光保持垂直。