太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

.z太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)科技學(xué)院電子信息工程教研室編目錄TOC\o"1-1"\h\z\u實(shí)驗(yàn)一太陽(yáng)能電池板特性測(cè)試〔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?！?〕填充因子是表征太陽(yáng)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F·F值在0.75-0.8之間。2.串聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D5-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖5-1串聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試示意圖〔2〕翻開(kāi)“模擬光源控制單元〞里面“晨日〞、“午日〞、“夕日〞中的任意一個(gè)開(kāi)關(guān)?！?〕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?！?〕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(duì)電阻箱值為“0〞時(shí)的功率進(jìn)展比擬。分析串聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響。表5-2串聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表電阻值〔歐〕010501005001K5K10K電流〔mA〕電壓〔V〕輸出功率mW3.并聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D5-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖5-2并聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試示意圖〔2〕翻開(kāi)“模擬光源控制單元〞里面“晨日〞、“午日〞、“夕日〞中的任意一個(gè)開(kāi)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?！?〕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(duì)電阻箱值為“0〞時(shí)的功率進(jìn)展比擬。分析并聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響。表5-3并聯(lián)電阻對(duì)填充因子的影響測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表電阻值〔歐〕010501005001K5K10K電流〔mA〕電壓〔V〕輸出功率mW〔1〕掌握太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率公式如下：ηs(%)=eq\f(Pma*,Pin)×100%〔2〕公式中Pma*為太陽(yáng)能電池板的最大輸出功率，Pin為入射到太陽(yáng)能電池板外表的光功率。其中Pin要自備光功率計(jì)才能測(cè)得?！?〕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?！?〕理論分析及實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在不同的光照條件下，短路電流隨入射光功率線性增長(zhǎng)。而開(kāi)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(kāi)路電壓隨入射光功率增加曲線圖五、考前須知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(yáng)能電池板的開(kāi)路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)完畢后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.如何計(jì)算太陽(yáng)能電池板光電轉(zhuǎn)換效率?2.如何提高太陽(yáng)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(cè)量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定的條件。實(shí)驗(yàn)六太陽(yáng)能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽(yáng)能光伏板充電在實(shí)際中的應(yīng)用方面。2.總結(jié)出太陽(yáng)能光伏板充電的優(yōu)缺點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理太陽(yáng)能的應(yīng)用圍很廣泛，除了可以直接驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載以外，還可以通過(guò)逆變輸出到市電網(wǎng)絡(luò)，或者驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。太陽(yáng)能廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1.用戶太陽(yáng)能電源：(1)小型電源10-100W不等，用于遙遠(yuǎn)無(wú)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(wú)電地區(qū)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(hào)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(wú)線亭、無(wú)人值守道班供電等。3.通訊/通信領(lǐng)域：太陽(yáng)能無(wú)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)村載波光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。4.太陽(yáng)能建筑：將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大開(kāi)展方向。5.家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)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(chē)廠充電站等。7.其他領(lǐng)域包括：(1)與汽車(chē)配套：太陽(yáng)能汽車(chē)/電動(dòng)車(chē)、電池充電設(shè)備、汽車(chē)空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽(yáng)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(yáng)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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)容和步驟1.太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載實(shí)驗(yàn)〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D6-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-1太陽(yáng)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?！?〕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)?！?〕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6-2中?！?〕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〔W〕2.太陽(yáng)能電池直接充電〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D6-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-2太陽(yáng)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?！?〕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)?！?〕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(yáng)能電池直接充電數(shù)據(jù)記錄表充電電流〔mA〕充電電壓〔V〕〔5〕關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)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)展比照?！搽娏鞣聪颍?yōu)樨?fù)〕〔6〕試說(shuō)明太陽(yáng)能直接充電的缺點(diǎn)。3.太陽(yáng)能路燈充電測(cè)試實(shí)驗(yàn)〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D6-3連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖6-3太陽(yáng)能路燈充電測(cè)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?！?〕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(yáng)能路燈充電測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表充電電流〔mA〕充電電壓〔V〕輸入功率〔W〕五、考前須知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(yáng)能電池板的開(kāi)路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)完畢后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題太陽(yáng)能電池板在什么情況下回給蓄電池充電.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(cè)量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定的條件。實(shí)驗(yàn)七太陽(yáng)能光控跟蹤實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解太陽(yáng)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(yáng)能跟蹤系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理。4.了解太陽(yáng)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(kāi)展，人類(lèi)所面臨的能源問(wèn)題越來(lái)越突出，太陽(yáng)能作為一種清潔能源，無(wú)疑受到各國(guó)的普遍重視。在一樣條件下，光照強(qiáng)度越大，太陽(yáng)能電池輸出功率越大。因而增大太陽(yáng)能電池受光面的光照強(qiáng)度，就可增大太陽(yáng)能電池輸出功率。除了提高太電池本身的轉(zhuǎn)換效應(yīng)和提高蓄電池充放電效應(yīng)外，對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)跟蹤是太伏發(fā)電系統(tǒng)中另一種提高轉(zhuǎn)換效率的有效手段。因此，在太陽(yáng)能的利用過(guò)程中，實(shí)施太陽(yáng)跟蹤是很有必要的。對(duì)太陽(yáng)進(jìn)展跟蹤的方法很多，但不外乎為采用確定太陽(yáng)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，在以后的述中將兩種坐標(biāo)系下的整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)稱為太陽(yáng)能板。系統(tǒng)采用在地平坐標(biāo)系下的太陽(yáng)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(duì)太陽(yáng)能板做自動(dòng)定位和誤差校正，而通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)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(yáng)能板的預(yù)期位置，與編碼器提供的當(dāng)前位置比擬，輸出控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)單片機(jī)提供的信號(hào)控制俯仰角電機(jī)和方位角電機(jī)使太陽(yáng)能板運(yùn)行至太陽(yáng)垂直照射點(diǎn)，從而進(jìn)展跟蹤。傳感器在太陽(yáng)能板位置出現(xiàn)誤差時(shí)進(jìn)展校正。系統(tǒng)由時(shí)鐘、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、編碼器、太陽(yáng)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(yáng)跟蹤系統(tǒng)原理見(jiàn)圖7-1所示。圖7-1太陽(yáng)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塊一樣的硅光電池，其中4塊用來(lái)制作四象限硅光電池，進(jìn)展誤差校正。2塊作為判斷光照強(qiáng)弱的信號(hào)輸出傳感器。太陽(yáng)跟蹤傳感器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。為了保證太陽(yáng)能板的受光面始終與太線保持垂直而不發(fā)生偏離，采用特制的四象限硅光電池作為太陽(yáng)跟蹤誤差校正用傳感器。圖7-2光強(qiáng)信號(hào)傳感器示意圖如圖7-2所示為四象限跟蹤太陽(yáng)傳感器原理圖。當(dāng)光軸對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，光斑的中心在光軸上。四個(gè)象限接收到一樣的光功率，輸出一樣的電壓信號(hào)。當(dāng)光軸未對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)即太與光軸成一角度θ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(*≠O，y≠O)。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)生的電壓不盡一樣。根據(jù)上述將V*，Vy進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)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V*=Vy=O，即*=O，y=O，則說(shuō)明系統(tǒng)光軸已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，根據(jù)以上原理即可對(duì)太陽(yáng)能板位置誤差進(jìn)展校正。判斷光強(qiáng)信號(hào)傳感器由兩塊光電池組成，一塊承受太陽(yáng)輻射，另外一塊受光面背光。如下圖，前一塊光電池的作用是：判斷太陽(yáng)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(zhǎng)時(shí)間陰天或多云轉(zhuǎn)晴后太陽(yáng)重新出現(xiàn)時(shí)，判斷太陽(yáng)直射輻射的強(qiáng)度，來(lái)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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)容和步驟〔1〕連接好實(shí)驗(yàn)臺(tái)與跟蹤系統(tǒng)之間的三根連接線?！?〕翻開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總電源開(kāi)關(guān)和順時(shí)針扭動(dòng)急停開(kāi)關(guān)，使儀表等都能點(diǎn)亮。〔3〕按一下跟蹤系統(tǒng)的電源開(kāi)關(guān)，使跟蹤系統(tǒng)有正常的電源供電。〔4〕開(kāi)啟模擬光源三個(gè)中的“晨日〞開(kāi)關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開(kāi)啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能承受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停頓?！?〕再開(kāi)啟模擬光源三個(gè)中的“午日〞開(kāi)關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開(kāi)啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能承受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停頓?！?〕最后開(kāi)啟模擬光源三個(gè)中的“夕日〞開(kāi)關(guān)，注意觀察，跟蹤系統(tǒng)上的光伏板向開(kāi)啟的光源方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直到跟蹤能承受到最強(qiáng)的光照后自動(dòng)停頓?！?〕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、考前須知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(yáng)能電池板的開(kāi)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(kāi)，也可以翻開(kāi)其中兩個(gè)。4.實(shí)驗(yàn)完畢后必須拆散電路，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(yáng)能電池板的光強(qiáng)和溫度，在變化的環(huán)境下測(cè)量其電流、電壓和輸出功率?！?〕找出影響太陽(yáng)能板光伏轉(zhuǎn)換的環(huán)境因素，并定性說(shuō)明和定量測(cè)量?！?〕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(yáng)能蓄電池充放電控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識(shí)蓄電池的性能指標(biāo)。2.掌握太陽(yáng)能蓄電池充、放電監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線連接方法。3.總結(jié)太陽(yáng)能蓄電池充、放電監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理1.鉛酸蓄電池的構(gòu)造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(lèi)而定，一般在1.200－1.300(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(guò)充電將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來(lái)，使用時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能釋放出來(lái)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(chǎng)地，又可分為固定式和移動(dòng)式兩大類(lèi)。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(guò)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1.7－1.8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圍為＋40℃―－40℃。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(chǎng)地，又可分為固定式和移動(dòng)式兩大類(lèi)。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(guò)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1.7－1.8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圍為＋40℃―－40℃。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(lái)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(lái)表示，單位是安培小時(shí)，簡(jiǎn)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(zhǎng)短來(lái)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(hào)鉛酸蓄電池的型號(hào)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(yǔ)拼音字母表示的電池類(lèi)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(guò)放電壓：10.8V；過(guò)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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)容和步驟1.太陽(yáng)能電池直接充電〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D8-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖8-1太陽(yáng)能電池直接充電測(cè)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)值記錄于下表，計(jì)算一下光伏板的輸入功率。表8-2太陽(yáng)能電池直接充電測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表充電電流〔mA〕充電電壓〔V〕輸入功率〔mW〕〔5〕關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)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)展比照。〔電流反向，變?yōu)樨?fù)〕〔6〕試說(shuō)明太陽(yáng)能直接充電的缺點(diǎn)。2.太陽(yáng)能電池直接充放電實(shí)驗(yàn)〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D8-2連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖8-2太陽(yáng)能電池直接充放電測(cè)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)?！?〕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(yáng)能電池直接充放電測(cè)試數(shù)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、考前須知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(yáng)能電池板的開(kāi)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(kāi)，也可以翻開(kāi)其中兩個(gè)。4.實(shí)驗(yàn)完畢后必須拆散電路，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(zhǎng)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(cè)量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定的條件。實(shí)驗(yàn)九太陽(yáng)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.了解逆變器的構(gòu)造組成。二、實(shí)驗(yàn)原理1.逆變器的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(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程，被稱之為“逆變〞。太陽(yáng)能電池在照射下產(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(duì)逆變器的技術(shù)要求〔１〕要求具有較高的逆變效率；〔２〕要求具有較高的可靠性；〔３〕要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)圍；〔４〕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)⑴額定輸出電壓；⑵逆變器應(yīng)具有足夠的額定輸出容量和過(guò)載能力；⑶輸出電壓穩(wěn)定度；⑷輸出電壓的波形失真度；⑸額定輸出頻率；⑹負(fù)載功率因數(shù)；⑺額定輸出電流〔或額定輸出容量〕；⑻額定逆變輸出效率；⑼保護(hù)功能：①過(guò)電壓保護(hù)；②過(guò)電流保護(hù)。4.逆變器的分類(lèi)和電路構(gòu)造⑴方波逆變器；⑵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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)容和步驟1.逆變器輸入電壓圍測(cè)試實(shí)驗(yàn)〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D9-1連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-1逆變器輸入測(cè)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的電壓圍。此電壓圍即是逆變器的電壓輸入圍?！泊四孀兤鞯妮斎腚妷簢?0.5—14.5V之間〕〔3〕并將各電壓圍記錄于表9-2中表9-2電壓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〔V〕〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照以下圖連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-2逆變器輸出測(cè)試示意圖2.逆變器測(cè)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〔W〕〔3〕用自備的150W燈泡代替風(fēng)扇接入電路中，逆變器立刻斷開(kāi)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(guò)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(tái)上按照?qǐng)D9-3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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)記錄表直流電壓〔V〕220V風(fēng)扇f(wàn)0vtVout直流電流〔mA沒(méi)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〔η〕根據(jù)以下公式，計(jì)算出逆變器的轉(zhuǎn)換效率。η=eq\f(Pin,Pout)×100%=eq\f(Vin×Iin,Vout×Iout)×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。4.逆變器不同負(fù)載的測(cè)試〔1〕在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上按照?qǐng)D9-4連接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。圖9-4逆變器不同負(fù)載的測(cè)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，比擬一下負(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(cè)試電流、電壓、輸出功率記錄表負(fù)載220V風(fēng)扇3WLED燈指示燈28WLED燈電流〔mA〕電壓〔V〕功率〔W〕五、考前須知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(wú)誤后，再通電。2.電壓表、電流表的量程必須分別大于太陽(yáng)能電池板的開(kāi)路電壓和短路電流。3.實(shí)驗(yàn)完畢后必須拆散電路，整理好儀器。六、思考題1.逆變器的輸入電壓在什么圍，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(cè)量和計(jì)算，并注意標(biāo)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定的條件。實(shí)驗(yàn)十太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)過(guò)程。2.合理進(jìn)展系統(tǒng)的設(shè)備選型。3.正確安裝和運(yùn)行太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池組件在照射下會(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(lái)為蓄電池充電；充電的過(guò)程是儲(chǔ)能的過(guò)程?！?〕蓄電池是光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置。白天，太陽(yáng)能被光電池轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)給蓄電池充電，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。到了晚上，太陽(yáng)能電池停頓發(fā)電和充電，蓄電池開(kāi)場(chǎng)對(duì)負(fù)載放電，化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能供應(yīng)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(yáng)輻射能→電能→電化學(xué)能→電能→電光照明?！?〕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(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)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(shuō)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(duì)充放電過(guò)程尤其是充電過(guò)程進(jìn)展嚴(yán)密監(jiān)控，大大提高了系統(tǒng)可靠性。太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yáng)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(yáng)能光伏電源系統(tǒng)需要考慮多種因素進(jìn)展設(shè)計(jì)，如電氣性能設(shè)計(jì)、熱力設(shè)計(jì)、機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)等，對(duì)地面應(yīng)用的獨(dú)立電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最主要的是根據(jù)使用，決定太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池規(guī)模，以滿足正常工作的需求。太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則是在保證滿足負(fù)載用電量需要的前提下，確定最少的太陽(yáng)能電池組件和蓄電池容量。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，合理確定太陽(yáng)能電池組件數(shù)量和蓄電池容量、包括平安性、可靠性等諸多方面的要求。系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)主要考慮兩種因素：(1)根據(jù)負(fù)荷需求，環(huán)境參數(shù)和太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)部件的電氣參數(shù)，選擇不同的系統(tǒng)部件。(2)需要確定的數(shù)據(jù)主要包括：安裝地點(diǎn)的日照輻射、太陽(yáng)能電池方陣傾斜面的日照輻射、環(huán)境溫度參數(shù)。系統(tǒng)電壓、負(fù)荷能量需求，最大和平均的放電電流?？刂破?、逆變器調(diào)節(jié)特性與參數(shù)，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池的特征參數(shù)和系統(tǒng)供電可靠性和供電電源可用率。系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件局部〔包括支架〕、LED燈頭、控制箱〔有控制器、蓄電池〕和燈桿幾局部構(gòu)成；太陽(yáng)能電池板光效到達(dá)127Wp/m2，效率較高；燈頭局部以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源；控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池〞，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低；充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備〔具備光控、時(shí)控、過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)和反接保護(hù)等〕與本錢(qián)控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)單，利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池白天太陽(yáng)能電池板收太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過(guò)充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lu*左右、太陽(yáng)能電池板開(kāi)路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測(cè)到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后，充放電控制器動(dòng)作，蓄電池放電完畢。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料表10-1實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)V-Ets-solar-IV12導(dǎo)線紅線、黑線假