1 引言
传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽用之不竭、无污染的清洁能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6times;1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。对太阳能的开发利用在一定程度上能够起到解决能源问题和保护环境的作用。
2 国外研究现状
近代对太阳能利用的历史可以追朔到1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明的第一台太阳能驱动的发动机。与此同时，各国的太阳能利用计划也提上日程。日本是太阳能利用的大国也是强国，1979年第二次石油危机后，太阳能技术在日本进入快速发展时期，日本政府制定了“阳光计划”，其太阳能利用技术在世界范围内领先，太阳能利用率极高且成本较低。1990年德国提出“屋顶计划”，建造了数万套屋顶系统。美国则具有太阳能光伏电池完备的生产体系，为了继续降低成本，，美国政府加大了财政补贴，加快了半导体行业和单晶硅的研发，此举大大的增强了美国在该行业的竞争力。1994年，德国北部出现了以太阳能为能源的厨房，采用单轴太阳能跟踪装置。1997年，美国的balckace研制了单轴太阳能跟踪装置，实现了东西自动调节，南北手动调节，为了进一步提高利用率，将聂耳透镜装在了太阳能电池板上。乔伊·高德曼研制了太阳能跟踪装置，该装置加装了回转台装置使得太阳能接收器能从西到东追踪太阳。该装置采用了屋顶结构，能极大提高对太阳能的采集率。2006年美国亚利桑那大学推出了新型太阳能追踪装置，通过控制电机跟踪，使其更容易使用。其后，斯洛伐克物理科学研究所通过研究实现了单轴被动式太阳跟踪。2010年，A cciona公司建造的西班牙最大的太阳能电站完工并投入使用，整个电站由14400个电池板和400个太阳跟踪托盘组成，这些设计可以增加35%的能源产量。
3 国内研究现状
1975年于河南省安阳召开的“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”使得太阳能研究被提上了日程，中国政府将太阳能研究和推广纳入了政府工作计划，并拨付了专项经费和物资支持。随后，国内部分高校和科研院所纷纷立项研究，各类太阳能专利的申请也大大增加。1992年，国内出现了太阳能灶跟踪系统，1994年，《太阳能》期刊单独的介绍了单轴液压自动跟踪器实现了单轴追踪，1995年，《中国科技产业》介绍了高精度全自动太阳能跟踪控制系统，实现了较为精准的太阳跟踪，国家气象局在1990年成功的研制了全自动太阳能追踪器，应用在了观测太阳辐射上。太阳跟踪系统除了用来采集太阳能，也用于科学研究及气象观察中。国内河北某光伏公司在原有基础上增加了GPS定位系统，该太阳能跟踪系统是国内首家完全不用电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先水平，能够不受地域、天气状况和外部条件的限制，可以在较大环境温度范围内正常使用；跟踪精度极高，最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率。该太阳能跟踪系统可以广泛的使用于各类设备的需要使用太阳跟踪的地方，该太阳能跟踪系统价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用。把加装了太阳能跟踪系统的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车，以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不论系统向何方行驶、如何调头、拐弯，该太阳能跟踪系统都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳,该太阳能跟踪控制技术属于具有我国自主知识产权的国家发明专利产品，现已大批量投产。
4 研究现状总结
目前，国内外对太阳实时跟踪的方法较多，它们主要基于视日运动轨迹追踪法和光电传感器追踪法。视日运动轨迹追踪法是通过天文算法计算出太阳在不同时间相对于地球的位置，然后通过微处理器对太阳高度角和方位角进行计算，再通过电机对装置进行调整，使其实现对太阳的实时追踪，又根据追踪装置系统转动轴的个数可分为单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。光电传感器的跟踪由光电转换传感器、电路信号处理和跟踪执行机构三部分组成。太阳方位的检测主要依靠光敏元件完成，采用光电传感器为光电转换元件，以微处理器为核心进行电路信号处理，其根据光电转换元件的输出电压进行信号算法分析和运算，然后输出相应的控制信号到电机驱动，最后电机驱动装置完成追光。目前国内常用的光电追踪方式有电动式、电磁式和重力式。第三种方法是将前两种方法放在一个系统中使用，天气晴朗时先使用视日运动轨迹追踪法进行追踪，再通过光电传感器追踪法对其产生的误差进行校正；当天气情况较差时只进行视日运动轨迹追踪法，并同时进行天气的检测，一旦检测到较高的太阳光照强度就启动光电传感器追踪法进行积累误差的校正。这两种方法并存于同一系统容易实现优势互补，对整个系统的稳定起了关键的作用。
以上所述的三种方法各有优缺点：视日运动轨迹追踪法是一种建立在已有天文算法基础上的控制方法，这种方法在已知位置信息的情况下，通过计算机对太阳高度角和方位角运算得出控制信号，并将其反馈给控制系统进行太阳位置的检测和跟踪。这种方法的优点在于其不易受天气的影响，能够在复杂多变的天气下进行追踪。其缺点在于该控制系统属于开环系统，长时间进行角度计算就会产生积累误差，且其计算过程有时会比较复杂，容易造成控制系统开发成本的增加。光电传感器追踪法的装置设计较为简单，且其灵敏度极高，但是它较容易受到外界环境的干扰，特别是部分地区常年阴雨天气，其运用的效率将会大大降低。第三种方法采用视日运动轨迹追踪法和光电传感器追踪法相结合，有效的利用了两者的优点，实现了优势的互补，能够实现全天候、高精度的太阳跟踪。其缺点是设计成本较高，实现的过程也较为复杂，发生故障时非专业人士也不便检修。
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