太阳能发电测试系统实验指导书

太阳能发电测试系统试验指导书咸阳职业技术学院202306月18目 录一、太阳能发电系统简介二、太阳能发电系统试验装置设计方案三、试验一：太阳能光伏板的发电原理试验四、试验二：环境对光伏转化影响试验五、试验三光伏系统中太阳能电池直接负载试验六、试验四太阳能光伏板能量转换试验七、试验五：太阳能把握器工作原理试验八、试验六光伏把握器充放电保护试验力、试验七 把握器的各项保护功能试验十、试验八：离网逆变器工作原理试验十一、试验九：独立光伏发电系统一、太阳能发电系统简介候再通过把握〔逆变〕把握器、蓄电池〔组〕220V或110V，还需要配置逆变器。各局部的作用为：〔一〕太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心局部，也是太阳储起来，或推动负载工作。〔二〕太阳能把握器：太阳能把握器的作用是把握整个系统的工作状态，并对蓄补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是把握器的可选项；〔三〕蓄电池：一般为铅酸电池或胶体电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍候再释放出来。〔四〕逆变器：12VDC、24VDC、48VDC220VACDC-AC太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射状况如何？2、系统的负载功率多大？3、系统的输出电压是多少，直流还是沟通？4、系统每天需要工作多少小时？5、如遇到没有日光照耀的阴雨天气，系统需连续供电多少天？6、负载的状况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？7、系统需求的数量。二、太阳能发电系统试验装置设计方案1、太阳能发电系统试验装置的外观和连接方式太阳能发电系统的工作台为试验桌，其尺寸设计为1600(长)×800(宽)×760(高)，台面为实木板。全部的试验设备都摆放在工作台面上，各个设备的连接线都摆放在试验桌上,工作台上的设备布置如以以下图所示。一、太阳能发电系统二、试验装置的主要设备清单序号设备数量序号设备数量1太阳能板：30W/14V19220V/10W12人工光源：300W11012V/10W直流风扇133A/1001〔暂无〕11220V/11W沟通风扇1410A12V/24VPV1122P45双路可调直流电源〔3A〕113数字电流表46铅酸蓄电池：12V/20AH114数字电压表47500W/24V115接线端子假设干812V/10WLED116试验一：太阳能光伏板的发电原理试验序号1序号123型号备注人工光源太阳能把握系统不透光、足够大的遮挡板学生自已连线试验科研平台已配好。自备三、试验原理太阳能电池是一种以PN结上接收太阳光照产生光生伏特效应为根底，直接将太阳光的辐射能量转化为电能的光电半导体薄片,它只要一照到光,瞬间就可输出电压及电流.其原理NPP-N结对少数载流子的牵引作用而漂移通过P-NP-N势垒电场方向相反的光生电场。一旦接通电路就有电能对外输出。太阳能电池是由P型半导体和N型半导体结合而成,N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有较多的电子。当P型和N型半导体结合时在结合处会形成势垒电势。如图1.1所示：当电池板在受光照过程中,带正电的空穴往P型区漂移,带负电子的电子往N型区漂移,PN1.2所示。连线和负载后,电子从电池板的N型区流出，通过负载到P型区，就形成电流.如图1.3所示。四、试验步骤：1、找到光源模拟跟踪把握系统见以以下图操作面板，依据该系统使用说明书，启动光源，将光照耀到太阳能电池板上后。2、在太阳能把握系统面板上，找开蓄电池开关3、此时观看直流单元,观测光伏输入电压，并作出记录；4、使用不透光的遮挡板完全遮挡太阳能电池板，然后再一次观测太阳能电池板输出直流电压值，并作出记录；5、调整光源位置，固定电池板位置，观看电压变化，并作出记录，6、争论光伏电池板参数，见电池板后铭牌，并记录下来。六、试验方法：连接如以以下图所示1、各部件之间的连线是由学生完成连接，其他的连线在试验台上已经连好的。2、卤素灯用来模拟太阳光，通过卤素灯的照耀可以使得太阳能电池板产生电能，通过数字电流表和电压表就能读出相应的电流，电压值。试验结果试验结果试验结果试验结果序号工程光伏电压光伏电流序号工程光伏光伏电压电流1234光源位置1：光源位置2：光源位置3：6789自然光照耀：手电筒照耀：其他记录方阵面积太阳能功率开路电压最正确工作电压最正确工作电流短路电流峰值功率试验总结试验二：环境对光伏转化影响试验一、试验目的：了解外部环境对太阳能电池发电的影响；序号型号备序号型号备注1光源模拟跟踪装置试验科研平台已配好。2太阳能把握系统试验科研平台已配好。3不透光、足够大的遮挡板自备三、试验原理：标带来影响，而温度和光照强度的影响往往是同时存在的。光谱响应确定光谱响应指当各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到光伏电池上产生的短路电流与其中最大短路电流相比较应。以以下图为某一光伏电池的相对光谱响应曲线0.4～1.2μm0.8～0.95μm池的电气性能和光照强度之间的关系。四、试验步骤：1、找到光源模拟跟踪把握系统见以以下图操作面板，依据该系统使用说明书，启动光源，将光照耀到太阳能电池板上后。2、在太阳能把握系统面板上，保持蓄电池开关。3、此时观看,观测光伏输入电压，并作出记录；4、转动太阳能电池板的支架，转变模拟太阳光线与太阳能电池板之间的入射角度，测得在各角度时，太阳能电池板输出电压填入下表：5、选择足够大的几种遮光度不同的材料，如白纸、布、塑料膜等，分别用所选择的材料遮挡整块电池板，记录每一种状况下太阳能电池板输出的端电压；注：环境对太阳能组件的影响只要有：光强大小的影响，温度的影响，AM光段的影响〔AM：光线通过大气的实际距离比上大气的垂直厚度AM注：环境对太阳能组件的影响只要有：光强大小的影响，温度的影响，AM光段的影响〔AM：光线通过大气的实际距离比上大气的垂直厚度AM件下只能做光强对太阳能组件的影响五、试验方法：连线如上图〔图一〕所示通过调整卤素灯的光亮度和转动卤素灯的照耀角度来转变太阳能电池组件接收到的光子的多少，从而使得太阳能电池组件的产生的电能大小发生转变试验结果序号光源位置试验结果序号光源位置光源角度太阳能电压太阳能电压11：22：33：1：2：1：2：1：2：456789100%电池板遮挡25%电池板遮挡50%100%白纸布塑料膜光源位置：其他记录太阳能功率开路电压方阵面积最正确工作电压最正确工作电流短路电流峰值功率试验总结五、留意事项状况变化较猛烈的天气；使用同一块遮挡板转变其遮挡面积的试验中，要尽快测得3～5组数据，不行长时间使某一局部处于遮挡状态。(VI曲线)一、试验目的：序号123序号123型号备 注试验科研平台已配好试验科研平台已配好试验科研平台已配好光源模拟跟踪装置太阳能把握系统可调电阻器三、试验原理：光伏组件对于不同的负载呈现出不同的外特性。〔L1<L2〕下的两条伏安特性曲线。由图可见，对于同一个负载RL，在不同的光照下，输出可以恒定在恒流点P1，也可以恒定在恒压点P2。而在同一光照强度下，转变负载大小，也可以使输出转变成恒流形式或恒压形式P3。a光伏电池的伏安特性曲线由上述可知，光伏电池的输出电压和输出电流都和负载电阻RL大小有关。如图b光伏电池各个参数与负载之间的关系线所示，光伏电池的输出电流随负载的增大而非线性减小，光伏电池的输出电压随负载的的增大而非线性增大RL=RMa光伏电池的伏安特性曲线b光伏电池输出特性曲线一个光伏电池带负载、带偏压的电路，其等效电路和负载特性曲线如下面的图c图d图e所示。c光伏电池有负载和有偏压时的等效电路d光伏有负载有偏压的伏安特性图e光伏有负载有偏压的蓄电池布满电伏安特性四、试验步骤：1、找到光源模拟跟踪把握系统见以以下图操作面板，依据该系统使用说明书，启动光源，将光照耀到太阳能电池板上后。2、在太阳能把握系统面板上，翻开太阳能开关和蓄电池开关。3、时观看直流单元观测光伏输入电压光伏输出电流，并作出记录；4调整电阻器，观看光伏输入电流，电压表，并记录数据。5、该操作相当于再将负载直接接在太阳能电池板，记录电压值，比照太阳能电池板端电压的变化状况；6、旋动旋钮转变负载值，测量每一个负载下太阳能电池板输出电压和电流值，得到太接连接到太阳能电池板的输出端子上，当负载大小转变时，记录输出的电压和电流值：备注：监于现场电阻无法测量，以太阳能电压每2V为一格，来做输入变化给定，其他数据为记录数据编号负载值电压值〔V〕电流值功率值1未接入负载022344658610712描点化曲线五、留意事项太阳能电池板输出电压和功率负载在可承受电压和功率范围内意外状况；负载投切过程最好通过空开等完成，不要带电进展接线，以免发生危急！试验四太阳能光伏板能量转换试验一、试验目的：序号123序号123型号备 注试验科研平台已配好。试验科研平台已配好。自备光源模拟跟踪装置太阳能把握系统不透光、足够大的遮挡板三、试验原理：光伏阵列首先把太阳光辐射能量转换为P-N身特性和工作环境影响，不够稳定。能，可以直接供给直流或沟通电机使用，这时电能将转化为机械能，机械能用于带动水泵，到电能。这样可以省掉蓄电池等能量存储设备。化为沟通电能。沟通电能可以供给用户使用，用于照明、动力等；也可以并入电网，传送至远方；还可以供给其他设备使用。另外，在存储和转化过程中，不行避开的存在能量以热能或其他形式损耗和流失。四、试验步骤光照耀到太阳能电池板上后。在太阳能把握系统面板上，翻开太阳能开关。观测以下单元，确保局部指数为出厂状态，假设不能充电，请见本试验手册里面参数调整章节。此时观看直流单元,观测光伏输入电压，并作出记录；分别测量蓄电池电压值和太阳能电压值，并记录下两个电压值，再接入太阳能；6.观看充电电流表，记录下太阳能为蓄电池充电的电流值，此时间伏电池发出的电能被存到蓄电池中。小组试验题目：太阳能光伏板能量转换试验小组试验题目：太阳能光伏板能量转换试验试验时间答复一下问题12电池板到蓄电池压降为多少蓄电池到负载的压降估量是什么环节造成以上偏差：3序号工程试验结果1蓄电池开路电压2太阳能开路电压3充电状态下蓄电池电压4充电状态下的太阳能电流5开头充电电压610分钟后蓄电池电压六、留意事项本试验为了解性试验，所以只需要记录数据，观看现象就可以了。太阳能发电系统还有其他形式，例如和柴油发电机或风机构成混合系统等。有兴趣的同学请搜寻资料加深了解。试验五：太阳能把握器工作原理试验一、试验目的：了解太阳能把握器的大致工作过程，了解太阳能把握器的原理、构造和保护等；二、试验设备序号型号备注1太阳能电池板试验科研平台已配好。2太阳能把握器试验科研平台已配好。3蓄电池组试验科研平台已配好。4双踪示波器自备。三、试验原理：太阳能把握器的主要作用是把握光伏组件和蓄电池一起构成的系统对负载进展供电对蓄电池进展充放电保护。其构造如以以下图：太阳能充电把握方案分为一点式把握法、PWMDC/DCMPPT本试验科研平台承受了串联型开路式PWM，通过检测蓄电池端电压，与蓄电池额定性能值比较，确定蓄电池状态，实现充电把握。间持续充电的涓流充电。在主充阶段，PWM占空比为最大值，即全通，确保此阶段以大电流快速对蓄电池进展充电；当蓄电池端电压到达均充点时，PWM占空比随电压增加而减小，以较低的恒定电流值对速充电至80%~90%容量后，转入浮充模式，以恒定电压对蓄电池进展充电，充电电流随着蓄电后期蓄电池可承受充电电流的减小，同时可以避开蓄电池过充；为防止蓄电池充电缺乏，还有涓流充电，使蓄电池充电彻底。压恢复点以下后，接通输出回路。四、试验步骤：光照耀到太阳能电池板上后。在太阳能把握系统面板上，先翻开蓄电池开关，再翻开太阳能电池开关。此时观看直流单元,观测光伏输入电压，并作出记录；调整电阻器，观看光伏输入电流，电压表，并记录数据。假设示波器可以采集到电压波形的占空比，则记录占空比的值，填入下表。五、试验方法：连接图如下所示六、留意事项开。测量充电波形时，留意人身和设备安全！一、试验目的：序号型号备序号型号备注1太阳能电池板试验科研平台已配好。2太阳能把握器试验科研平台已配好。3蓄电池组试验科研平台已配好。4万用表自备5直流负载与太阳能输出电压等级相匹配，自备6双踪示波器自备三、试验原理：+AIcharge+AIchargeVDIdischargeAKM1VT1++ -Uo--过高，由于假设蓄电池充电过满，电压过高，则会消灭大量气体析出，损害蓄电池的性能，缩短蓄电池的寿命。电量越多，蓄电池可承受的充电电流越小，充电速度也就越慢；蓄电池放电电流越大电时可承受的充电电流也就越大，有利于提高充电速度，但是蓄电池放电电流流经内阻时，会产生大量热量，导致蓄电池温度上升，所以又必需限制充电电流。放电过程中，假设蓄电池消灭欠压时，为防止其放电过深，把握器确认欠压发生后，将KM1；当蓄电池电压因充电恢复到欠压恢复点以上后，把握器将自动闭合KM1接通负载，恢复输出供电！假设蓄电池消灭过压时，可能对输出负载；当蓄电池因放电恢复到过压恢复点以下时，把握器将自动闭合KM1接通负载，恢复输出供电！以下是参数设置介绍及参数设置范围：四、试验步骤：光照耀到太阳能电池板上后。在太阳能把握系统面板上，翻开蓄电池开关。在参与负载和太阳能电池板前测量蓄电池电压值12V～13V之间；或者调整以以下图示意的R11电阻，从而影响CPU电压的不同状态。测量蓄电池端电压或者记录实时监控屏幕显示电压，观看风扇动作状况，备注采样电阻电路有滤波延迟滞后，反响会延后一点时间。4修改一次下电值，过放恢复值等，再次观看风扇转动状况，验证欠过压设置问题。出状态，12VLED12V作。分别把太阳能电池输入端子和蓄电池输入端子反接把握器不工作，不显示夜间防反充试验可以把太阳能电池用布遮住后〔模拟晚上状况，查看太阳能电