以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越不适应可持续发展的需要,加速开发利用太阳能等可再生能源已成为人们的共识。光伏发电技术是利用太阳能资源的重要途径,理论和实践证明了方位跟踪能提高光伏发电效率。本文针对小型独立光伏发电系统,研究了高度角自动跟踪的数学模型并设计了任意高度角跟踪系统。　　本文基于太阳辐射原理研究了大气质量和大气透明度对太阳直接辐射强度的影响,建立了高度角自动跟踪的数学模型。通过MATLAB仿真的结果与小型电池板实测数据进行比较可以发现:对于非聚焦小型独立太阳能光伏自动跟踪系统,高精度的方位跟踪并不能明显提高光伏效率,而合适精度的跟踪系统可以减少太阳能电池板摆动过程,从而可以提高其运行的稳定性和可靠性,降低功耗和成本。　　在此基础之上,本文结合全国日照时数表,采用闭环控制方式,设计并制作了一套任意高度角跟踪系统。该系统通过手动方式实现对太阳方位角跟踪的调整,在太阳高度角的跟踪方式上采用分级探测方式:第一级采用5方位高度角自动跟踪,根据所设定的跟踪精度,寻找出太阳的任意时刻位置;当光强达到上阈值后,启动第二级对太阳方位进行精确跟踪。论文最后对其关键模块进行了测试验证,并利用太阳模拟装置进行了5方位高度角自动跟踪实验。实验结果表明,5方位高度角自动跟踪系统能在任意一个可测范围内准确识别太阳的方位并迅速跟踪,且电池板无须回到初始位置等待太阳,从而克服了太阳光线的随机性。