随着世界性能源危机的愈发严重,太阳能作为一种环保清洁且永不枯竭的新能源,已经成为解决能源危机与环境污染的重要方式。光伏发电是目前最主要的太阳能利用方式,传统的固定安装的光伏发电系统不能跟踪太阳位置的变化,对太阳能的利用率低,使得光伏发电效率偏低。为增加光伏发电组件的太阳能接收量,进而提高光伏发电的效率,研究设计了光伏发电双轴跟踪系统。通过对现有跟踪方式及跟踪机构优缺点的研究,结合本次设计要求,最终采用混合跟踪方式及双轴跟踪机构。研究太阳的运行规律,确定使用地平坐标系来描述太阳位置的变化,通过对多种太阳位置算法的误差分析研究及仿真验证,确定使用精度最高的王炳忠赤纬角算法以及Lamn时差算法来计算实时的太阳高度角和方位角,进而实现对太阳位置的精确跟踪。根据跟踪系统的功能需求,对系统的硬件、软件及上位机部分展开设计,跟踪系统的控制核心采用STM32微控制器,硬件设计主要包括电源电路、时钟电路、二级跟踪光电传感器、模数转换电路、步进电机及驱动器、DGUS触摸屏显示、自动避风、机械限位等部分的设计与选型。软件设计部分包括跟踪系统整体流程、视日运动轨迹跟踪、光电跟踪的一次跟踪、二次跟踪以及系统的自动避风设计。利用LabVIEW软件进行上位机部分的设计,通过软件编程完成了跟踪系统安全登录界面、上位机与STM32控制器的串行通讯以及跟踪系统主界面的显示和存储功能的设计。搭建实际的双轴太阳能跟踪系统装置,为更接近光伏发电系统的实际工作环境,在户外进行了光伏发电效率提升效果验证及跟踪系统跟踪精度验证。实验结果显示:跟踪系统在晴天时可以将光伏发电的效率提高30.8%,阴雨天气仍可以提高18.3%,同时跟踪装置实际运行的误差在±1.2°以内,达到了预设的目标。