精選太陽能光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、精選太陽能光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書PAGE 太陽能光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書鄭州科技學(xué)院電子信息工程教研室編目 錄 TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc396459116 實(shí)驗(yàn)一 太陽能電池板特性測試 PAGEREF _Toc396459116 h 1 HYPERLINK l _Toc396459117 實(shí)驗(yàn)二 太陽能電池板的串聯(lián)、并聯(lián)特性測試 PAGEREF _Toc396459117 h 4 HYPERLINK l _Toc396459118 實(shí)驗(yàn)三 負(fù)載特性測試實(shí)驗(yàn)7 HYPERLINK l _Toc396459119 實(shí)驗(yàn)四 環(huán)境對太陽能電池光伏轉(zhuǎn)換的影響實(shí)驗(yàn)10 HYP

2、ERLINK l _Toc396459120 實(shí)驗(yàn)五 太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc396459120 h 13 HYPERLINK l _Toc396459121 實(shí)驗(yàn)六 太陽能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)16 HYPERLINK l _Toc396459122 實(shí)驗(yàn)七 太陽能光控跟蹤實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc396459122 h 19 HYPERLINK l _Toc396459123 實(shí)驗(yàn)八 太陽能蓄電池充放電控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc396459123 h 21 HYPERLINK l _Toc396459124 實(shí)驗(yàn)九 太陽能光伏逆變器實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc

3、396459124 h 24 HYPERLINK l _Toc396459125 實(shí)驗(yàn)十 太陽能路燈的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc396459125 h 27PAGE 69實(shí)驗(yàn)一 太陽能電池板特性測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解和掌握太陽能電池板原理及應(yīng)用。2.理解太陽能電池的根本特性和主要參數(shù)，掌握測量太陽能電池的根本特性和主要參數(shù)的根本原理和根本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.開路電壓()電池不放電時(shí)，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。一個(gè)根本的帶電源、聯(lián)接導(dǎo)體，負(fù)載的電路，如果某處開路，斷開兩點(diǎn)之間的電壓為開路電壓。電路開路時(shí)我們可理解為就是在開路處接入了一個(gè)無窮大的電阻，不可質(zhì)疑，這個(gè)無窮大的電阻是

4、串聯(lián)于這個(gè)電路中的，根據(jù)串聯(lián)電路中電阻的分壓公式，這個(gè)無窮大電阻兩端的分電壓將為電路中的最高電壓即電源電壓。所以線路開路時(shí)開路電壓一般表現(xiàn)為電源電壓。2.短路電流()短路電流是由于故障或連接錯(cuò)誤而在電路中造成短路時(shí)所產(chǎn)生的過電流。短路電流將引起以下嚴(yán)重后果：短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞周圍設(shè)備和傷害周圍人員。巨大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，特別是靠近短路點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致局部用戶或全部用

5、戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過熱受損等。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時(shí)，系統(tǒng)功率分布的突然變化和電壓的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列，這時(shí)某些發(fā)電機(jī)可能過負(fù)荷，因此，必須切除局部用戶。短路時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長，破壞整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。3.功率曲線太陽能電池板的輸出電壓與輸出電流的乘積即為太陽能電池板的輸出功率，用表示。把測得的不同組數(shù)據(jù)所獲得的輸出功率用曲線連接起來就得到太陽能電池板的功率曲線，通過功率曲線還可以大致地估計(jì)太陽能電池板的最大輸出功率。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材

6、料表1-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能電池板開路電壓測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖1-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖1-1 太陽能電池板開路電壓測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電壓表的值，記錄下其中的最大值即為太陽能電池板的“最大開路電壓。2.太陽能電池板短路電流測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖1-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖1-2 太陽能電池板短路電流測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔

7、細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電流表的值，記錄下其中的最大值即為太陽能電池板的“最大短路電流。3.太陽能電池板I-V特性測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖1-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖1-3 太陽能電池板I-V特性測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于下表1-2中。表1-2 太陽能電池板I-V特性測試數(shù)據(jù)記錄表電阻值歐010501005001K5K10K電流mA電壓V4根據(jù)表格電壓電流值畫出太陽能電池的伏安特性曲線圖，為了更好的描述太陽能電池輸出伏安特性曲線，可以再適當(dāng)增加測試幾組數(shù)據(jù)。4.太陽能電池板的暗伏安特性測試實(shí)

8、驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖1-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖1-4 太陽能電池板的暗伏安特性測試示意圖2用遮光板完全遮擋住太陽能電池板的外表，將電阻箱的阻值調(diào)節(jié)到50。3將“可調(diào)穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)至0V，然后逐漸增大輸出電壓，每隔0.5V記錄一次電流值于下表中。4將“可調(diào)穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)至0V，對調(diào)“可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出接口的紅黑線。即給太陽能電池板加反向電壓，逐漸增大反向輸出電壓，每隔0.5V記錄一次電流值于表1-3中。表1-3 太陽能電池板的暗伏安特性測試數(shù)據(jù)記錄表電壓V32.521.510.50-0.5-1-1.5-2-2.5-3電流mA5根據(jù)表格電壓電流值畫出太陽能電池的暗伏安特性曲線圖。五、本卷須知1.光

9、照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.在繪制功率曲線時(shí)應(yīng)多測幾組數(shù)據(jù)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.太陽能電池的根本特性和主要參數(shù)有哪些？2.太陽能電池在使用時(shí)能否短路？為什么？3.暗條件下的太陽能電池相當(dāng)于電池還是負(fù)載？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，繪制相關(guān)的曲線圖，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)二 太陽能電池板的串聯(lián)、并聯(lián)特性測試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽能電池的串聯(lián)開路電壓和短路電流特性。2.了解太陽能電池的并聯(lián)開路電壓和短路電流特性。二、實(shí)驗(yàn)原理太陽電池組件那

10、么是將太陽單體電池進(jìn)行串、并聯(lián)組合而構(gòu)成的一個(gè)整體。組件的電性能將隨單體電池的串、并聯(lián)數(shù)量而與單體電池電性能產(chǎn)生量的變化。串聯(lián)時(shí)電流相等，電壓疊加，串聯(lián)后的伏安特性如圖2-1所示，要提升電壓需要串聯(lián)，缺點(diǎn)是電流值趨向于最小電流的電池板。圖2-1 太陽能電池串聯(lián)特性并聯(lián)時(shí)電流疊加，電壓相等并聯(lián)后的伏安特性如圖2-2所示。提高功率一般需要并聯(lián)，缺點(diǎn)是電壓趨向于最小電壓的電池板。圖2-2 太陽能電池并聯(lián)特性電池板的連接方式不是優(yōu)缺點(diǎn)來決定的，它是根據(jù)負(fù)載的電壓決定串聯(lián)個(gè)數(shù)，根據(jù)負(fù)載功率決定并聯(lián)個(gè)數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表2-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平

11、臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能電池板的串聯(lián)開路電壓測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖2-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖2-3 太陽能電池板的串聯(lián)開路電壓測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電壓表的值，記錄下其中的最大值即為四塊太陽能電池板串聯(lián)的最大“開路電壓。2.太陽能電池板的串聯(lián)短路電流測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖2-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖2-4 太陽能電池板的串聯(lián)短路電流測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電流表的值，記錄下其中的最大

12、值即為四塊太陽能電池板串聯(lián)的最大“短路電流。3.太陽能電池板的串聯(lián)I-V特性測試1將四塊太陽能電池板串聯(lián)后按照以下步驟測試數(shù)據(jù)。2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表2-2中。表2-2 太陽能電池板的串聯(lián)I-V特性測試數(shù)據(jù)記錄表電阻值歐010501005001K5K10K電流mA電壓V4根據(jù)表格電壓電流值畫出太陽能電池串聯(lián)的伏安特性曲線圖，為了更好的描述太陽能電池輸出伏安特性曲線，可以再適當(dāng)增加測試幾組數(shù)據(jù)。4.太陽能電池板的并聯(lián)開路電壓測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖2-5連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖2-5太陽能電池板的

13、并聯(lián)開路電壓測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電壓表的值，記錄下其中的最大值即為四塊太陽能電池板并聯(lián)的最大“開路電壓。5.太陽能電池板的并聯(lián)短路電流測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖2-6連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖2-6太陽能電池板的并聯(lián)短路電流測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)臺上的“充電電流表的值，記錄下其中的最大值即為四塊太陽能電池板并聯(lián)的最大“短路電流。6.太陽能電池板的并聯(lián)I-V特性測試1將四塊太陽能電池板并聯(lián)后按照以下步驟測試數(shù)據(jù)。2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、

14、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表2-3中。表2-3太陽能電池板的并聯(lián)I-V特性測試數(shù)據(jù)記錄表電阻值歐010501005001K5K10K電流mA電壓V4根據(jù)表格電壓電流值畫出太陽能電池并聯(lián)后的伏安特性曲線圖，為了更好的描述太陽能電池輸出伏安特性曲線，可以再適當(dāng)增加測試幾組數(shù)據(jù)。五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.太陽能電池串聯(lián)時(shí)，如果其中一個(gè)太陽能電池的光照強(qiáng)度較低，那么輸出的電壓和電流將如

15、何變化。2.太陽能電池并聯(lián)時(shí)，如果其中一個(gè)太陽能電池的光照強(qiáng)度較低，那么輸出的電壓和電流將如何變化。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)三 負(fù)載特性測試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馓柲茈姵匕宓闹苯迂?fù)載特性二、實(shí)驗(yàn)原理在沒有光照時(shí)太陽能電池可視為一個(gè)理想二極管，在一定的光照下太陽能電池的輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖3-1所示。圖3-1 太陽能電池輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖當(dāng)輸出端接負(fù)載電阻時(shí)，那么有對應(yīng)的端電壓、負(fù)載電流和輸出功率；負(fù)載電阻不同，對應(yīng)的端電壓、負(fù)載電流和輸出功率也不同。只有當(dāng)R為某一定值時(shí)，輸出功率最大，這就是最正確負(fù)載電阻，此時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率最高。在

16、一些應(yīng)用中，必須考慮最正確負(fù)載電阻的選取。最正確負(fù)載電阻取決于光電池的內(nèi)阻，用測定最大輸出功率所對應(yīng)的最正確負(fù)載電阻可得到光電池的內(nèi)阻值，此值一般只有幾十歐姆。最正確負(fù)載電阻的大小和光照面積及入射光強(qiáng)有關(guān)。輸出電壓、輸出電流、輸出功率與負(fù)載電阻的關(guān)系如圖3-2所示。圖3-2 輸出電壓、輸出電流、輸出功率與負(fù)載電阻的關(guān)系圖一定光照條件下光電池的伏安特性曲線如圖3-3所示。圖3-3 一定光照條件下光電池的伏安特性曲線三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表3-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.載特性

17、測試實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖3-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖3-4 載特性測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3仔細(xì)觀察“充電電流表和“充電電壓表的數(shù)值記錄于下表中，并計(jì)算出每種直流負(fù)載的功率。4斷開DC12V風(fēng)扇的兩根電源線，分別接入蜂鳴器、電機(jī)、交通燈、LED燈等不同的負(fù)載，觀察“充電電流表和“充電電壓表的數(shù)值記錄于下表中，并計(jì)算出每種直流負(fù)載的功率。表3-2 載特性測試記錄表12V直流負(fù)載風(fēng)扇蜂鳴器電機(jī)交通燈LED燈電流mA電壓V功率W2.太陽能電池板最大輸出功率計(jì)算熟練掌握最大輸出功率公式如下：Pmax=VmaxImax2將實(shí)驗(yàn)表格中的電壓數(shù)據(jù)乘以電流數(shù)

18、據(jù)再除以1000，得出最大數(shù)據(jù)即為太陽能電池板的最大輸出功率。3根據(jù)表格電壓電流值畫出太陽能電池的最大輸出功率曲線圖。3.太陽能電池組件輸出特性測試實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖3-5連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖3-5 太陽能電池組件輸出特性測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表3-3中。表3-3太陽能電池組件輸出特性測試記錄表電阻值歐0501002005001K5K10K電流mA電壓V功率mW4根據(jù)表格電壓電流值計(jì)算出電池板的輸出功率。4.太陽能可變阻抗負(fù)載實(shí)驗(yàn)1了解太陽能電池的電流電壓特性。2了解太陽能電池

19、板的伏安特性曲線概念1實(shí)驗(yàn)臺上按照圖3-6連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖3-6 太陽能可變阻抗負(fù)載測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表3-4中。表3-4 太陽能可變阻抗負(fù)載測試記錄表電阻值歐501002005001K5K10K電流mA電壓V功率W4表格中的功率最大值即為太陽能電池板的最大輸出功率。五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.負(fù)載電阻對太陽能電池的

20、輸出特性有何影響？2.什么是最正確負(fù)載電阻？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)四 環(huán)境對太陽能電池光伏轉(zhuǎn)換的影響實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解影響太陽能電池發(fā)電的環(huán)境因素2.掌握光強(qiáng)對能量轉(zhuǎn)換的影響3.掌握溫度對能量轉(zhuǎn)換的影響二、實(shí)驗(yàn)原理溫度因素也影響著太陽能電池的性能。當(dāng)溫度升高時(shí)其開路電壓下降呈線性關(guān)系。不同的材料的太陽能電池，都有著自己的工作溫度范圍。而對于某一個(gè)太陽能電池來講，在不同的溫度時(shí)，為得到最大的輸出功率所需的最正確負(fù)載也不同。陽能電池并不能把任何一種光都同樣地轉(zhuǎn)換成電。例如：通常紅光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤c藍(lán)光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤遣煌?。由于光的?/p>

21、色(波長)不同，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤膊煌?，這種特性稱為光譜特性。光譜特性通常用收集效率來表示;所謂收集效率就是用百分?jǐn)?shù)(%)來表示一單位的光(一個(gè)光子)入射到太陽能電池上，產(chǎn)生多少電子(和空穴)。一般而言，一個(gè)光子產(chǎn)生的電子(和空穴)數(shù)目是小于1的。光譜特性的測量是用一定強(qiáng)度的單色光照射太陽能電池，測量此時(shí)電池的短路電流，然后依次改變單色光的波長，再重復(fù)測量以得到在各個(gè)波長下的短路電流，即反映了電池的光譜特性。對于太陽能電池而言在相同的溫度下，更高的光照強(qiáng)度增強(qiáng)產(chǎn)生的電流也就越大，但不同的光照強(qiáng)度對電壓的變化影響很小。相同日照強(qiáng)度下，溫度變化對I-V曲線的影響非常有限。太陽能電池在日照下能把太陽能

22、轉(zhuǎn)化為電能，但是具體能轉(zhuǎn)化多少電能不僅取決于其自身的材料并且受跟于客觀條件。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表4-1實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12遮光板白、黃、紅、紫每種各1塊3照度計(jì)14導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能電池板開路電壓與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖4-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖4-1 太陽能電池板開路電壓與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系測試示意圖2在暗箱中用遮光罩擋光，翻開“模擬光源控制單元里面“晨日開關(guān)，取水平距離光強(qiáng)作為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度，開啟觸摸屏的電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏的右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J和

23、“充電電壓表的電壓值記錄于下表；3翻開“模擬光源控制單元里面“午日開關(guān)，關(guān)閉“跟蹤系統(tǒng)電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏的右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J0和“充電電壓表的電壓值記錄于下表；4翻開“模擬光源控制單元里面“夕日開關(guān)，關(guān)閉“跟蹤系統(tǒng)電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏的右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J1和“充電電壓表的電壓值記錄表4-2中；表4-2 太陽能電池板開路電壓與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系測試數(shù)據(jù)記錄表模擬光源晨日午日夕日光功率W光照度LUX短路電流Isc5比較太陽能電池接收到相對光強(qiáng)度不同值時(shí)，求出開路電壓Voc與相對光強(qiáng)度J/J0之間近似函數(shù)關(guān)系。2.太陽能電池板短路電流與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系1在實(shí)驗(yàn)

24、臺上按照圖4-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖4-2 太陽能電池板短路電流與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系測試示意圖2在暗箱中用遮光罩擋光，翻開“模擬光源控制單元里面“晨日開關(guān)，取水平距離光強(qiáng)作為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度，開啟觸摸屏的電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J和“充電電流表的電流值記錄于下表；3翻開“模擬光源控制單元里面“午日開關(guān)，關(guān)閉“跟蹤系統(tǒng)電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J0和“充電電流表的電流值記錄于下表；4翻開“模擬光源控制單元里面“夕日開關(guān)，關(guān)閉“跟蹤系統(tǒng)電源開關(guān)，從實(shí)驗(yàn)臺中的觸摸屏右下角讀出電池板的光照強(qiáng)度J1和“充電電流表的電流值記錄表4-3中；5比較太陽能電池

25、接收到相對光強(qiáng)度不同值時(shí)，求出開路電壓Isc與相對光強(qiáng)度J/J0之間近似函數(shù)關(guān)系。模擬光源晨日午日夕日光功率W光照度LUX短路電流mAIsc表4-3 太陽能電池板短路電流與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系測試記錄表3.太陽能電池功率與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系1連接好模型和實(shí)驗(yàn)箱之間的三根電纜線。2在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖4-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖4-3 太陽能電池功率與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系測試示意圖3將“充電電壓表調(diào)節(jié)至“DC200mA檔，將“充電電壓表調(diào)節(jié)至“DC20V檔。4翻開實(shí)驗(yàn)箱左下角的“總電源開關(guān)，順時(shí)針扭動(dòng)開啟“光源里面右邊的旋鈕開關(guān)。5將太陽能電池板固定在某一刻度，記錄下此時(shí)的電流、電壓值。用手擋住燈光，再記錄

26、下此時(shí)的電流、電壓值與之前比照。這就證明光照度對光伏轉(zhuǎn)換的影響。6用照度計(jì)測量每個(gè)距離下的光強(qiáng)值和實(shí)驗(yàn)箱中的溫度表的溫度值記錄在表4-4中。表4-4 用照度計(jì)測量的數(shù)據(jù)記錄表距離cm8070605040302010光照度LUX溫度電流mA電壓V4.太陽能電池光譜特性測試實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖4-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖4-4 太陽能電池光譜特性測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3用自備的不同顏色遮光板擋住其中一塊電池板或遮住投光燈，更換不同顏色的遮光板，觀察電流、電壓表的數(shù)值并記錄于表4-5中。4計(jì)算出每種遮光板擋住光源后的功率，并與不用遮光板的功率進(jìn)行

27、比照。表4-5 太陽能電池光譜特性測試數(shù)據(jù)記錄表遮光板無遮光板白板紅板黃板紫板電流mA電壓V功率mW五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.什么溫度條件下有利于太陽能發(fā)電？2.哪種單色光太陽能電池板的輸出功率最大？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1設(shè)計(jì)不同環(huán)境，改變太陽能電池板的光強(qiáng)和溫度，在變化的環(huán)境下測量其電流、電壓和輸出功率。2找出影響太陽能板光伏轉(zhuǎn)換的環(huán)境因素，并定性說明和定量測量。3在不同光強(qiáng)和溫度下，繪制電流電壓曲線。實(shí)驗(yàn)五 太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率測量實(shí)

28、驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率特性。2.了解電池板的轉(zhuǎn)換效率s(%)概念。3.了解太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率。二、實(shí)驗(yàn)原理1.太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最正確負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池外表的能量之比。采用一定功率密度的太陽光照射電池，電池吸收光子以后會(huì)激發(fā)材料產(chǎn)生載流子，對電池性能有奉獻(xiàn)的載流子最終要被電極收集，自然在收集的同時(shí)會(huì)伴有電流、電壓特性，也就是對應(yīng)一個(gè)輸出功率，那么，用產(chǎn)生的這個(gè)功率除以入射光的功率就是轉(zhuǎn)換效率。效率用表示。2.填充因子()太陽能電池的另一個(gè)重要參數(shù)是填充因子，是衡量太陽能電池

29、輸出特性的重要指標(biāo)，是代表太陽能電池在帶最正確負(fù)載時(shí)，能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽能電池的輸出功率越大，的值始終小于l，它是最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比，即三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表5-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能電池板填充因子計(jì)算1熟練掌握太陽能電池板的填充因子公式如下：FF= eq f(Pmax,VocIsc) eqf(Pmax,VocIsc ) * MERGEFORMAT 2將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入上公式中，計(jì)算出電池板的填充因子。3填充因子是表征太

30、陽能電池板的性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。其值越大，電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高，一般的硅光電池FF值在0.75-0.8之間。2.串聯(lián)電阻對填充因子的影響測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖5-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖5-1 串聯(lián)電阻對填充因子的影響測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表5-2中。4根據(jù)表格電壓電流值計(jì)算出電池板的輸出功率填入表5-2中，并對電阻箱值為“0時(shí)的功率進(jìn)行比較。分析串聯(lián)電阻對填充因子的影響。表5-2 串聯(lián)電阻對填充因子的影響測試數(shù)據(jù)記錄表電阻值歐010501005001K5K10K電流mA電壓V輸出

31、功率mW3.并聯(lián)電阻對填充因子的影響測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖5-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖5-2 并聯(lián)電阻對填充因子的影響測試示意圖2翻開“模擬光源控制單元里面“晨日、“午日、“夕日中的任意一個(gè)開關(guān)。3將電阻箱調(diào)節(jié)如下幾組阻值，并記錄下每個(gè)刻度的電壓、電流值于表5-3中。4根據(jù)表格電壓電流值計(jì)算出電池板的輸出功率填入表5-3中，并對電阻箱值為“0時(shí)的功率進(jìn)行比較。分析并聯(lián)電阻對填充因子的影響。表5-3 并聯(lián)電阻對填充因子的影響測試數(shù)據(jù)記錄表電阻值歐010501005001K5K10K電流mA電壓V輸出功率mW1掌握太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率公式如下：s(%)= eq f(Pmax,Pin) 100%2公式

32、中Pmax為太陽能電池板的最大輸出功率，Pin為入射到太陽能電池板外表的光功率。其中Pin要自備光功率計(jì)才能測得。3單晶硅的轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)換效率在15%左右。4理論分析及實(shí)驗(yàn)說明，在不同的光照條件下，短路電流隨入射光功率線性增長。而開路電壓在入射光功率增加時(shí)只略微增加，如圖5-3所示；圖5-3 不同的光照條件下開路電壓隨入射光功率增加曲線圖五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.如

33、何計(jì)算太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率?2.如何提高太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)六 太陽能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽能光伏板充電在實(shí)際中的應(yīng)用方面。2.總結(jié)出太陽能光伏板充電的優(yōu)缺點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理太陽能的應(yīng)用范圍很廣泛，除了可以直接驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載以外，還可以通過逆變輸出到市電網(wǎng)絡(luò)，或者驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。太陽能廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1.用戶太陽能電源：(1)小型電源10-100W不等，用于遙遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等;(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);(3)光伏水泵：解決無電地區(qū)

34、的深水井飲用、灌溉。2.交通領(lǐng)域：如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。3.通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、播送/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。4.太陽能建筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大開展方向。5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。6.光伏電站：10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。7.其他領(lǐng)域包括：(1)與汽車配套：

35、太陽能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);(3)海水淡化設(shè)備供電;(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表6-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖6-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-1 太陽能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載實(shí)驗(yàn)示意圖2將A、B、C、D四塊光伏板并聯(lián)連接于電路中。3按一下控制器有上角的“控制設(shè)置按鈕。此時(shí)風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)。4將充電電流、充電電壓和負(fù)載電流、負(fù)載電壓表的數(shù)值記錄于

36、表6-2中。5計(jì)算一下光伏板的輸入功率和控制器的輸出功率。表6-2 充電電流、充電電壓和負(fù)載電流、負(fù)載電壓表的數(shù)值記錄表充電電流mA充電電壓V輸入功率W負(fù)載電流mA負(fù)載電壓V輸出功率W2.太陽能電池直接充電1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖6-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-2 太陽能電池直接充電示意圖2將A、B、C、D四塊光伏板并聯(lián)連接于電路中。3按一下控制器有上角的“控制設(shè)置按鈕。此時(shí)風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)。4將充電電流、充電電壓的數(shù)值記錄于表6-3中，計(jì)算一下光伏板的輸入功率。表6-3太陽能電池直接充電數(shù)據(jù)記錄表充電電流mA充電電壓V5關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺上的模擬光源投光燈，注意觀察充電電流、電壓表的數(shù)據(jù)變化。并與上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行比照

37、。電流反向，變?yōu)樨?fù)6試說明太陽能直接充電的缺點(diǎn)。3.太陽能路燈充電測試實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖6-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-3 太陽能路燈充電測試實(shí)驗(yàn)2將A、B、C、D四塊光伏板并聯(lián)連接于電路中。3按一下控制器有上角的“控制設(shè)置按鈕。此時(shí)風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)。4將充電電流、充電電壓的數(shù)值記錄于表6-4中。5計(jì)算一下光伏板的輸入功率。表6-4 太陽能路燈充電測試數(shù)據(jù)記錄表充電電流mA充電電壓V輸入功率W五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題太陽能電池板在什么情況下回

38、給蓄電池充電？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)七 太陽能光控跟蹤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽能跟蹤系統(tǒng)的工作原理。2.熟練掌握跟蹤系統(tǒng)的使用操作方法。3.了解太陽能跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理。4.了解太陽能跟蹤系統(tǒng)在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速開展，人類所面臨的能源問題越來越突出，太陽能作為一種清潔能源，無疑受到各國的普遍重視。在相同條件下，光照強(qiáng)度越大，太陽能電池輸出功率越大。因而增大太陽能電池受光面的光照強(qiáng)度，就可增大太陽能電池輸出功率。除了提高太陽光電池本身的轉(zhuǎn)換效應(yīng)和提高蓄電池充放電效應(yīng)外，對太陽的自動(dòng)跟蹤是太陽光伏發(fā)電

39、系統(tǒng)中另一種提高轉(zhuǎn)換效率的有效手段。因此，在太陽能的利用過程中，實(shí)施太陽跟蹤是很有必要的。對太陽進(jìn)行跟蹤的方法很多，但不外乎為采用確定太陽位置所用的兩種坐標(biāo)系統(tǒng)，即赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系，并分為雙軸跟蹤和單軸跟蹤。單軸跟蹤已在很多文獻(xiàn)作了介紹，本文要討論的為雙軸跟蹤。為了表達(dá)方便，在以后的陳述中將兩種坐標(biāo)系下的整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)稱為太陽能板。系統(tǒng)采用在地平坐標(biāo)系下的太陽跟蹤及程序跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié)合的控制方式，即采用程序控制，利用光學(xué)傳感器對太陽能板做自動(dòng)定位和誤差校正，而通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)利用時(shí)鐘提供的日期和時(shí)間，計(jì)算出太陽能板的預(yù)期位置，與編碼器提供的當(dāng)前位置比較，輸出控制信號

40、。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)單片機(jī)提供的信號控制俯仰角電機(jī)和方位角電機(jī)使太陽能板運(yùn)行至太陽垂直照射點(diǎn)，從而進(jìn)行跟蹤。傳感器在太陽能板位置出現(xiàn)誤差時(shí)進(jìn)行校正。系統(tǒng)由時(shí)鐘、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、編碼器、太陽能板和傳感器6局部組成。系統(tǒng)的核心部件是傳感器和單片機(jī)。太陽跟蹤系統(tǒng)原理見圖7-1所示。圖7-1 太陽跟蹤系統(tǒng)原理框圖本控制系統(tǒng)中所采用光電傳感器為6塊相同的硅光電池，其中4塊用來制作四象限硅光電池，進(jìn)行誤差校正。2塊作為判斷光照強(qiáng)弱的信號輸出傳感器。太陽跟蹤傳感器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。為了保證太陽能板的受光面始終與太陽光線保持垂直而不發(fā)生偏離，采用特制的四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器。圖7-2 光強(qiáng)信

41、號傳感器示意圖如圖7-2所示為四象限跟蹤太陽傳感器原理圖。當(dāng)光軸對準(zhǔn)太陽時(shí)，光斑的中心在光軸上。四個(gè)象限接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號。當(dāng)光軸未對準(zhǔn)太陽時(shí)即太陽光與光軸成一角度時(shí)，光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移即(xO，yO)。由于各象限的光功率與各象限的光斑面積成正比，每個(gè)象限被光斑覆蓋的面積不同，因此各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。根據(jù)上述將Vx，Vy進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備可控制俯仰角電機(jī)和方位角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到Vx=Vy=O，即x=O，y=O，那么說明系統(tǒng)光軸已經(jīng)對準(zhǔn)太陽，根據(jù)以上原理即可對太陽能板位置誤差進(jìn)行校正。判斷光強(qiáng)信號傳

42、感器由兩塊光電池組成，一塊接受太陽輻射，另外一塊受光面背光。如下列圖，前一塊光電池的作用是：判斷太陽直射輻射的強(qiáng)度，在直射輻射較弱時(shí)不啟動(dòng)跟蹤程序，從而防止多云天氣的盲目跟蹤。后一塊光電池的作用是當(dāng)長時(shí)間陰天或多云轉(zhuǎn)晴后太陽重新出現(xiàn)時(shí)，判斷太陽直射輻射的強(qiáng)度，來決定是否啟動(dòng)跟蹤程序。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表7-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1連接好實(shí)驗(yàn)臺與跟蹤系統(tǒng)之間的三根連接線。2翻開實(shí)驗(yàn)臺的總電源開關(guān)和順時(shí)針扭動(dòng)急停開關(guān)，使儀表等都能點(diǎn)亮。3按一下跟蹤系統(tǒng)的電源開關(guān)，使跟蹤系

43、統(tǒng)有正常的電源供電。4開啟模擬光源三個(gè)中的“晨日開關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能接受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停止。5再開啟模擬光源三個(gè)中的“午日開關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能接受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停止。6最后開啟模擬光源三個(gè)中的“夕日開關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能接受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停止。7用手局部擋住四塊電池板中間黑色傳感器，試看四塊電池板能否還能找到投光燈。五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。

44、3.處于跟蹤模式時(shí)，不允許所有的燈都關(guān)閉，可以“晨日、“午日、“夕日都翻開，也可以翻開其中兩個(gè)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.采用跟蹤系統(tǒng)有什么好處？2.自動(dòng)跟蹤的原理是什么？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1設(shè)計(jì)不同環(huán)境，改變太陽能電池板的光強(qiáng)和溫度，在變化的環(huán)境下測量其電流、電壓和輸出功率。2找出影響太陽能板光伏轉(zhuǎn)換的環(huán)境因素，并定性說明和定量測量。3在不同光強(qiáng)和溫度下，繪制電流電壓曲線。實(shí)驗(yàn)八 太陽能蓄電池充放電控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識蓄電池的性能指標(biāo)。2.掌握太陽能蓄電池充、放電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線連接方法。3.總結(jié)太陽能蓄電池充、放電監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理1.鉛酸蓄電池

45、的結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池主要由正極板組、負(fù)極板組、隔板、容器、電解液及附件等局部組成。極板組是由單片極板組合而成，單片極板又由基極(又叫極柵)和活性物質(zhì)構(gòu)成。鉛酸蓄電池的正負(fù)極板常用鉛銻合金制成，正極的活性物是二氧化鉛，負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛。電解液是用蒸餾水稀釋純濃硫酸而成。其比重視電池的使用方式和極板種類而定，一般在1.2001.300(25)之間(充電后)。容器通常為玻璃容器、襯鉛木槽、硬橡膠槽或塑料槽等。2.鉛酸蓄電池的工作原理蓄電池是通過充電將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來，使用時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能釋放出來的化學(xué)電源裝置。它是用兩個(gè)別離的電極浸在電解質(zhì)中而成。由復(fù)原物質(zhì)構(gòu)成的電極為負(fù)極。由氧

46、化態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的電極為正極。以酸性溶液(常用硫酸溶液)作為電解質(zhì)的蓄電池，稱為酸性蓄電池。鉛酸蓄電池視使用場地，又可分為固定式和移動(dòng)式兩大類。鉛酸蓄電池單體的標(biāo)稱電壓為2V。實(shí)際上，電池的端電壓隨充電和放電的過程而變化。鉛酸蓄電池在充電終止后，端電壓很快下降至2.3伏左右。放電終止電壓為1.71.8伏。假設(shè)再繼續(xù)放電，電壓急劇下降，將影響電池的壽命。鉛酸蓄電池的使用溫度范圍為4040。鉛酸蓄電池的安時(shí)效率為85%90%，瓦時(shí)效率為70%，它們隨放電率和溫度而改變。以酸性溶液(常用硫酸溶液)作為電解質(zhì)的蓄電池，稱為酸性蓄電池。鉛酸蓄電池視使用場地，又可分為固定式和移動(dòng)式兩大類。鉛酸蓄電池單體的標(biāo)稱

47、電壓為2V。實(shí)際上，電池的端電壓隨充電和放電的過程而變化。3.蓄電池的電壓鉛酸蓄電池在充電終止后，端電壓很快下降至2.3伏左右。放電終止電壓為1.71.8伏。假設(shè)再繼續(xù)放電，電壓急劇下降，將影響電池的壽命。鉛酸蓄電池的使用溫度范圍為4040。鉛酸蓄電池的安時(shí)效率為85%90%，瓦時(shí)效率為70%，它們隨放電率和溫度而改變。4.蓄電池的容量鉛酸蓄電池的容量是指電池蓄電的能力，通常以充足電后的蓄電池放電至端電壓到達(dá)規(guī)定放電終了電壓時(shí)電池所放出的總電量來表示。在放電電流為定值時(shí)，電池的容量用放電電流和時(shí)間的乘積來表示，單位是安培小時(shí)，簡稱安時(shí)。蓄電池的“標(biāo)稱容量是在蓄電池出廠時(shí)規(guī)定的該蓄電池在一定的放

48、電電流及一定的電解液溫度下單格電池的電壓降到規(guī)定值時(shí)所能提供的電量。蓄電池的放電電流常用放電時(shí)間的長短來表示(即放電速度)，稱為“放電率，如30、20、10小時(shí)率等。其中以20小時(shí)率為正常放電率。所謂20小時(shí)放電率，表示用一定的電流放電，20小時(shí)可以放出的額定容量。通常額定容量用字母C表示。因而C20表示20小時(shí)放電率，C30表示30小時(shí)放電率。5.蓄電池的型號鉛酸蓄電池的型號由三個(gè)局部組成:第一局部表示串聯(lián)的單體電池個(gè)數(shù)；第二局部用漢語拼音字母表示的電池類型和特征；第三局部表示20小時(shí)率干荷電式C20的額定容量。例如6-A-60型蓄電池，表示6個(gè)單格(即12伏)的干荷電式鉛酸蓄電池，標(biāo)稱容量

49、為60安時(shí)。蓄電池標(biāo)稱電壓：12V。蓄電池充滿電壓：14.8V；充滿恢復(fù)電壓：13.5V。蓄電池過放電壓：10.8V；過放恢復(fù)電壓：13V。輸出電壓：10.8-14.8V額定輸出電流：5A。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表8-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.太陽能電池直接充電1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖8-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖8-1 太陽能電池直接充電測試示意圖2將A、B、C、D四塊光伏板并聯(lián)連接于電路中。3按一下控制器有上角的“控制設(shè)置按鈕。此時(shí)風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)。4將充電電流、充電電壓的數(shù)值記錄于下

50、表，計(jì)算一下光伏板的輸入功率。表8-2 太陽能電池直接充電測試數(shù)據(jù)記錄表充電電流mA充電電壓V輸入功率mW5關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺上的模擬光源投光燈，注意觀察充電電流、電壓表的數(shù)據(jù)變化。并與上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行比照。電流反向，變?yōu)樨?fù)6試說明太陽能直接充電的缺點(diǎn)。2.太陽能電池直接充放電實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖8-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖8-2 太陽能電池直接充放電測試示意圖2將A、B、C、D四塊光伏板并聯(lián)連接于電路中。3按一下控制器有上角的“控制設(shè)置按鈕。此時(shí)風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)。4將充電電流、充電電壓和負(fù)載電流、負(fù)載電壓表的數(shù)值記錄于表8-3中。5計(jì)算一下光伏板的輸入功率和控制器的輸出功率。表8-3 陽能電池直接充放電測試數(shù)

51、據(jù)記錄表充電電流mA充電電壓V輸入功率W負(fù)載電流mA負(fù)載電壓V輸出功率W五、本卷須知1.光照方向?qū)怆姵剌敵鲇绊戄^大，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予注意。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.處于跟蹤模式時(shí)，不允許所有的燈都關(guān)閉，可以“晨日、“午日、“夕日都翻開，也可以翻開其中兩個(gè)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.蓄電池的容量如何計(jì)算？2.如何延長蓄電池的實(shí)用壽命？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)九 太陽能光伏逆變器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握逆變器的工作原理。2.了解逆變器的結(jié)構(gòu)組成。二、實(shí)驗(yàn)原理1.逆變器的

52、功能逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。這種對應(yīng)于整流的逆向過程，被稱之為“逆變。太陽能電池在陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電形式供電的系統(tǒng)有很大的局限性。因此，除特殊用戶外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。逆變器還具備有自動(dòng)調(diào)壓或手動(dòng)調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。綜上所述，逆變器已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的重要配套設(shè)備。2.光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求要求具有較高的逆變效率；要求具有較高的可靠性；要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍；在中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸出應(yīng)為失真度較小的正弦波。3.逆變器的主要技術(shù)性能指標(biāo)額定輸出電壓；逆變器應(yīng)具有足夠的

53、額定輸出容量和過載能力；輸出電壓穩(wěn)定度；輸出電壓的波形失真度；額定輸出頻率；負(fù)載功率因數(shù)；額定輸出電流或額定輸出容量；額定逆變輸出效率；保護(hù)功能：過電壓保護(hù)；過電流保護(hù)。4.逆變器的分類和電路結(jié)構(gòu)方波逆變器；正弦波逆變器。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表9-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.逆變器輸入電壓范圍測試實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖9-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-1 逆變器輸入測試示意圖2緩慢調(diào)節(jié)“可調(diào)穩(wěn)壓電源的“電壓調(diào)節(jié)旋鈕，仔細(xì)觀察“可調(diào)電源的“電壓表數(shù)值，并記錄指示燈點(diǎn)亮?xí)r的電壓范圍

54、。此電壓范圍即是逆變器的電壓輸入范圍。此逆變器的輸入電壓范圍再10.514.5V之間3并將各電壓范圍記錄于表9-2中表9-2 電壓范圍記錄表指示燈狀態(tài)不亮電壓偏低點(diǎn)亮不亮電壓偏高電壓值V1在實(shí)驗(yàn)臺上按照以下列圖連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-2 逆變器輸出測試示意圖2.逆變器測試實(shí)驗(yàn)1記錄電流、電壓表的數(shù)值于表9-3中，并計(jì)算出當(dāng)前逆變器輸出的功率。2根據(jù)記錄電流、電壓表的數(shù)值計(jì)算出當(dāng)前各種負(fù)載逆變器輸出的功率。表9-3 電流、電壓、輸出功率記錄表負(fù)載220V風(fēng)扇電流mA電壓V功率W3用自備的150W燈泡代替風(fēng)扇接入電路中，逆變器立刻斷開輸出，150W燈泡不亮。此時(shí)逆變器負(fù)載超出了最大輸出功率，進(jìn)入了過

55、載保護(hù)狀態(tài)。3.逆變器的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算實(shí)驗(yàn)1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖9-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-3 逆變器的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算測試示意圖將“可調(diào)恒壓、恒流穩(wěn)壓電源的電壓、電流數(shù)值和逆變負(fù)載的電壓、電流數(shù)值記錄于表9-4中。表9-4 逆變器測試數(shù)據(jù)記錄表直流電壓V220V風(fēng)扇f0vtVout直流電流mA沒A付直流輸入功率W逆變交流電壓V逆變交流電流mA交流輸出功率W轉(zhuǎn)換效率根據(jù)以下公式，計(jì)算出逆變器的轉(zhuǎn)換效率。= eq f(Pin,Pout) 100%= eq f(VinIin,VoutIout) 100%公式中Vin代表輸入直流電壓，Iin代表輸入直流電流，Vout代表輸出交流電壓，Iout代表輸出交流電流。

56、4.逆變器不同負(fù)載的測試1在實(shí)驗(yàn)臺上按照圖9-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-4 逆變器不同負(fù)載的測試示意圖2拔出連接風(fēng)扇的兩根線，接入不同的負(fù)載。3記錄不同負(fù)載的電流、電壓表值于下表中，比較一下負(fù)載的電流大小。2將接入風(fēng)扇的兩根線拔出后插入到不同的220V負(fù)載中。如：3WLED燈、指示燈、28W，LED燈3記錄電流、電壓表的數(shù)值于表9-5中，并計(jì)算出當(dāng)前各種負(fù)載逆變器輸出的功率。表9-5 測試電流、電壓、輸出功率記錄表負(fù)載220V風(fēng)扇3W LED燈指示燈28W LED燈電流mA電壓V功率W五、本卷須知1.在確認(rèn)蓄電池標(biāo)稱電壓和逆變器的正、負(fù)極性連接無誤后，再通電。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于

57、太陽能電池板的開路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.逆變器的輸入電壓在什么范圍內(nèi)，可以逆變成220V交流電？2.逆變器的效率是多少？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定的條件。實(shí)驗(yàn)十 太陽能路燈的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握太陽能路燈的設(shè)計(jì)過程。2.合理進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)備選型。3.正確安裝和運(yùn)行太陽能路燈。二、實(shí)驗(yàn)原理通常光伏系統(tǒng)根本上由四局部組成，如圖10-1所示：1太陽能電池組件；2蓄電池組；3蓄電池充放電控制器或稱直流控制器；4直流負(fù)載或交流負(fù)載。此外，如果負(fù)載是交流的，還要為交流負(fù)載配備交流逆變電源，可以將交流逆變電源連同

58、交流負(fù)載共同視為一個(gè)直流負(fù)載子系統(tǒng)。圖10-1 光伏系統(tǒng)組成典型原理框圖1太陽能電池組件在陽光照射下會(huì)產(chǎn)生光伏電壓和光生電流，是光伏系統(tǒng)的發(fā)電裝置。它輸出的是直流電，經(jīng)充放電控制器整定后用來為蓄電池充電；充電的過程是儲能的過程。2蓄電池是光伏系統(tǒng)的儲能裝置。白天，太陽能被光電池轉(zhuǎn)化為電能，通過給蓄電池充電，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。到了晚上，太陽能電池停止發(fā)電和充電，蓄電池開始對負(fù)載放電，化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能供給光源工作。所以，一個(gè)完整的光伏系統(tǒng)在一晝夜間發(fā)生了一系列能量的轉(zhuǎn)化：太陽輻射能電能電化學(xué)能電能電光照明。3智能化充放電控制器在光伏系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化中起著極其重要的控制作用。這個(gè)控制器具有先進(jìn)的充電控制、放電控制以及過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過載保護(hù)反接保護(hù)等一系列保護(hù)功能。光伏系統(tǒng)的性能好壞與控制器有著重大關(guān)系，可以說充放電控制器是光伏系統(tǒng)的心臟。目前光伏系統(tǒng)用充放電控制器都以單片機(jī)對充放電過程尤其是充電過程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，大大提高了系統(tǒng)可靠性。太陽能光伏電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，為滿足符合能量的需求，在系統(tǒng)設(shè)置地點(diǎn)的日照條件和環(huán)境溫度等情況下，優(yōu)選出適宜的太陽能電池方陣和蓄電池容量，并使系統(tǒng)中所有設(shè)備相互匹配，保證系統(tǒng)的合理性和適用性。一個(gè)完善的太陽能光伏電源系統(tǒng)需要考慮多種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，