太陽能發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、太陽能發(fā)電測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014年06月一、太陽能發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介二、太陽能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方案三、實(shí)驗(yàn)一：太陽能光伏板的發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)二：環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)化影響實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)三 光伏系統(tǒng)中太陽能電池直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)六、實(shí)驗(yàn)四 太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)五：太陽能控制器工作原理實(shí)驗(yàn)八、實(shí)驗(yàn)六 光伏控制器充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn) 力、實(shí)驗(yàn)七 控制器的各項(xiàng)保護(hù)功能實(shí)驗(yàn) 十、實(shí)驗(yàn)八：離網(wǎng)逆變器工作原理實(shí)驗(yàn) 十一、實(shí)驗(yàn)九：獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介太陽能組件吸收陽光， 然后轉(zhuǎn)換為電能，通過控制系統(tǒng)儲(chǔ)存于蓄電池中，當(dāng)你需要的時(shí)候再通過控制（逆變）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為你需要的電能！太陽能發(fā)電系

2、統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、 蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為：（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、 過放電保護(hù)的作用。 在溫差較大的地方， 合格的控制器還應(yīng)具備溫度 補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)；（三）蓄電池：一般為鉛酸電池或膠體電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池

3、或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。（四）逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC 24VDC 48VDC為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆 變器。太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮的因素：1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？2、系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)？5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？6、負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大？7、系統(tǒng)需求的數(shù)量。二、太

4、陽能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方案1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的外觀和連接方式臺(tái)5具/、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的工作臺(tái)為實(shí)驗(yàn)桌，其尺寸設(shè)計(jì)為1600（長(zhǎng)）X 800（寬）X 760（高），面為實(shí)木板。所有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都擺放在工作臺(tái)面上，各個(gè)設(shè)備的連接線都擺放在實(shí)驗(yàn)桌上 學(xué)生根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求選擇不同的連接線自主進(jìn)行連線，以達(dá)到不同實(shí)驗(yàn)的目的。體工作臺(tái)上的設(shè)備布置如下圖所示?？刂破鱅前板圖埜總M戟1豆皈審截2 抵口巍開更醤電池托瓦陽死電電能 放電電液O OO OA-AiSIt呂T違按矗諷誦帥ULrfT控制器發(fā)4控制罄原理曲雜視測(cè)直電系逆變器ihi板圖蓄電電叵用叵可旦曰訝電也無豈皂流 O O O O朮載筋抵電沆

5、P腿接交琳節(jié)議燈辿變器逆變器原理囹墜電測(cè)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)裝置的主要設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備數(shù)量序號(hào)設(shè)備數(shù)量1太陽能板：30W/14V1塊9220V/10W節(jié)能燈1個(gè)2人工光源：300W鹵素?zé)?個(gè)1012V/10W直流風(fēng)扇1個(gè)33A/100歐姆的滑動(dòng)變阻器1個(gè)（暫無）11220V/11W交流風(fēng)扇1個(gè)410A 12V/24V PV 控制器：1個(gè)122P空開4個(gè)5雙路可調(diào)直流電源（3A）1臺(tái)13數(shù)字電流表4個(gè)6鉛酸蓄電池：12V/20AH1個(gè)14數(shù)字電壓表4個(gè)7500W/24V離網(wǎng)逆變器1個(gè)15接線端子若干812V/10WLED燈1個(gè)16實(shí)驗(yàn)一：太陽能光伏板的發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證太陽能光伏組件在光照條件下，

6、由光能轉(zhuǎn)化為電能。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:序號(hào)型號(hào)備注1人工光源學(xué)生自已連線2太陽能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。3不透光、足夠大的遮擋板自備三、實(shí)驗(yàn)原理太陽能電池是一種以 PN結(jié)上接收太陽光照產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)為基礎(chǔ)，直接將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能的光電半導(dǎo)體薄片，它只要一照到光，瞬間就可輸出電壓及電流其原理是：當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體表面，半導(dǎo)體內(nèi)部N區(qū)和P區(qū)中原子的價(jià)電子受到太陽光子的沖擊，獲得超脫原子束縛的能量，由此在半導(dǎo)體材料內(nèi)形成非平衡狀態(tài)的電子-空穴對(duì)。少數(shù)電子和空穴，或自由碰撞，或在半導(dǎo)體中復(fù)合恢復(fù)平衡狀態(tài)。其中復(fù)合過程對(duì)外不呈現(xiàn)導(dǎo)電作用，屬于光伏電池能量自動(dòng)損耗部分。一般大多數(shù)的少數(shù)載流子由于

7、P-N結(jié)對(duì)少數(shù)載流子的牽引作用而漂移通過 P-N結(jié)到達(dá)對(duì)方區(qū)域，對(duì)外形成與P-N勢(shì)壘電場(chǎng)方向相反的光生電 場(chǎng)。一旦接通電路就有電能對(duì)外輸出。太陽能電池是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合而成,N型半導(dǎo)體中含有較多的空穴,而P型半導(dǎo)體中含有較多的電子。當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合時(shí)在結(jié)合處會(huì)形成勢(shì)壘電勢(shì)。如圖1.1所當(dāng)電池板在受光照過程中,帶正電的空穴往P型區(qū)漂移,帶負(fù)電子的電子往N型區(qū)漂移,PN結(jié)形成與勢(shì)壘電場(chǎng)相反的光電電場(chǎng)，并隨著電子和空穴不斷移動(dòng)而增強(qiáng)。如圖1.2所示。在接上連線和負(fù)載后，電子從電池板的N型區(qū)流出，通過負(fù)載到 P型區(qū)，就形成電流.如圖1.3所示。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、找到光源模擬跟蹤控制系

8、統(tǒng)見下圖操作面板，按照該系統(tǒng)使用說明書，啟動(dòng)光源， 將光照射到太陽能電池板上后。2、在太陽能控制系統(tǒng)面板上，找開蓄電池開關(guān)3、此時(shí)觀察直流單元，觀測(cè)光伏輸入電壓，并作出記錄；4、使用不透光的遮擋板完全遮擋太陽能電池板，然后再一次觀測(cè)太陽能電池板輸出直 流電壓值，并作出記錄；5、調(diào)整光源位置，固定電池板位置，觀察電壓變化，并作出記錄，6、研究光伏電池板參數(shù)，見電池板后銘牌，并記錄下來。六、實(shí)驗(yàn)方法：連接如下圖所示市電輸入1各部件之間的連線是由學(xué)生完成連接，其他的連線在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已經(jīng)連好的。2、鹵素?zé)粲脕砟M太陽光，通過鹵素?zé)舻恼丈淇梢允沟锰柲茈姵匕瀹a(chǎn)生電能， 通過數(shù)字電流表和電壓表就能讀出相應(yīng)的

9、電流，電壓值。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過鹵素?zé)舻恼丈?，讀出太陽能電池的電流表、太陽能電池電流表上的讀數(shù)，表示光能到電能的轉(zhuǎn)換。序號(hào)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)結(jié)果光伏 電壓光伏 電流光伏 電壓光伏 電流1光源位置1 :6自然光照射：2光源位置2:7:手電筒照射：3光源位置3:849其他記錄方陣面積太陽能功率開路電壓最佳工作電壓最佳工作電流短路電流峰值功率實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)二：環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)化影響實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馔獠凯h(huán)境對(duì)太陽能電池發(fā)電的影響；理解光照強(qiáng)度和角度對(duì)太陽能電池發(fā)電的影響;二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)備注1光源模擬跟蹤裝置實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。2太陽能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。3不透光、足夠大的遮擋板自備三

10、、實(shí)驗(yàn)原理：光伏電池工作環(huán)境多種因素如光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度、粒子輻射等都會(huì)對(duì)電池板的性能指標(biāo)帶來影響，而溫度和光照強(qiáng)度的影響往往是同時(shí)存在的。1. 光譜響應(yīng)將產(chǎn)生不絕對(duì)光譜響應(yīng)指當(dāng)各種波長(zhǎng)的單位輻射光能或?qū)?yīng)的光子入射到光伏電池上,同的短路電流，按波長(zhǎng)的分布求出對(duì)應(yīng)短路電流變化曲線。分析光伏電池的光譜響應(yīng)，通常討論其相對(duì)光譜響應(yīng)， 定義為：當(dāng)各種波長(zhǎng)以一定等量的輻射光子束入射到光伏電池上,產(chǎn)生的短路電流與其中最大短路電流相比較,按波長(zhǎng)的分布求其值變化曲線即為相對(duì)光譜響應(yīng)。F圖為某一光伏電池的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線。從曲線可以看出能夠產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的太陽能輻射波長(zhǎng)范圍2. 溫度特性和光照特性 光伏電池

11、的溫度特性指的是，光伏電池工作環(huán)境的溫度和電池吸收光子之后是自身溫度升高對(duì)電池性能的影響；由于光伏電池材料內(nèi)部的很多參數(shù)都是溫度和光照強(qiáng)度的函數(shù)，如本證載流子濃度、載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度、光子吸收系數(shù)等，所以反映到光照特性指的是硅型光伏電池的電氣性能和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。IAS=O JW/cm1 " 10X1； 1;125°C；60X|Ilf1 1 : V甲1IiI1ii1! i100.1 0.2 0.3 04 0.5 0.6 0 7 U/V圖2常溫F不同日照的伏安特性圖3參考日照不同溫度F的伏安特性四、實(shí)驗(yàn)步驟:1、找到光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)見下圖操作面板，按照該系統(tǒng)使用說明書，

12、啟動(dòng)光源, 將光照射到太陽能電池板上后。2、在太陽能控制系統(tǒng)面板上，保持蓄電池開關(guān)。3、此時(shí)觀察，觀測(cè)光伏輸入電壓，并作出記錄；4、轉(zhuǎn)動(dòng)太陽能電池板的支架，改變模擬太陽光線與太陽能電池板之間的入射角度，測(cè)得在各角度時(shí)，太陽能電池板輸出電壓填入下表：5、選擇足夠大的幾種遮光度不同的材料，如白紙、布、塑料膜等，分別用所選擇的材料遮擋整塊電池板，記錄每一種情況下太陽能電池板輸出的端電壓；6、用同一遮擋板遮擋太陽能電池板，按照被遮擋部分的面積增加或減小的順序，測(cè)量并記錄太陽能電池板輸出的電壓值；（不能長(zhǎng)時(shí)間只對(duì)某一部分太陽能電池板進(jìn)行遮擋）。注：環(huán)境對(duì)太陽能組件的影響只要有：光強(qiáng)大小的影響，溫度的影響

13、，AM光段的影響（AM 光線通過大氣的實(shí)際距離比上大氣的垂直厚度），由于現(xiàn)有的條件 AM光段的影響在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中無法完成，溫度的影響實(shí)驗(yàn)則必須需要一個(gè)小型的可調(diào)溫度箱。所以在現(xiàn)有的條件下只能做光強(qiáng)對(duì)太陽能組件的影響五、實(shí)驗(yàn)方法：連線如上圖（圖一）所示通過調(diào)節(jié)鹵素?zé)舻墓饬炼群娃D(zhuǎn)動(dòng)鹵素?zé)舻恼丈浣嵌葋砀淖兲柲茈姵亟M件接收到的光子的多少，從而使得太陽能電池組件的產(chǎn)生的電能大小發(fā)生改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分別調(diào)節(jié)鹵素?zé)舻墓鈴?qiáng)和鹵素?zé)舻恼丈浣嵌?，通過讀取太陽能電池板相關(guān)電壓電流表上的數(shù)據(jù)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)光源位置光源角度實(shí)驗(yàn)結(jié)果太陽能電壓太陽能電壓1光源位置1:光源角度1 :光源角度2 :2光源位置2:光源角度1 :

14、光源角度2 :3光源位置3:光源角度1 :光源角度2 :4電池板遮擋0%光源位置：5電池板遮擋25%6電池板遮擋50%7電池板遮擋100%8白紙9布10塑料膜其他記錄太陽能功率開路電壓方陣面積最佳工作電壓最佳工作電流短路電流峰值功率實(shí)驗(yàn)總結(jié)五、注意事項(xiàng)1. 要使用足夠大的遮擋板，能夠完全覆蓋整個(gè)電池板；本實(shí)驗(yàn)也可以選擇在多云等日照情況變化較劇烈的天氣；2. 使用同一塊遮擋板改變其遮擋面積的試驗(yàn)中，要盡快測(cè)得35組數(shù)據(jù)，不可長(zhǎng)時(shí)間 使某一部分處于遮擋狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)三 光伏系統(tǒng)中太陽能電池直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)（直接在電池板上實(shí)現(xiàn) VI曲線）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解太陽能電池板的電壓電流輸出特性;、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：序號(hào)型號(hào)備

15、注1光源模擬跟蹤裝置實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好2太陽能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好3可調(diào)電阻器實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好三、實(shí)驗(yàn)原理：光伏組件對(duì)于不同的負(fù)載呈現(xiàn)出不同的外特性。如圖所示，無外加偏壓的光伏電池電路在不同光照強(qiáng)度（L1<L2）下的兩條伏安特性曲線。由圖可見，對(duì)于同一個(gè)負(fù)載RL，在不同的光照下，輸出可以恒定在恒流點(diǎn)P1,也可以恒定在恒壓點(diǎn) P2。而在同一光照強(qiáng)度下，改變負(fù)載大小，也可以使輸出改變成恒流形式 或恒壓形式P3。由上述可知，光伏電池的輸出電壓和輸出電流都和負(fù)載電阻RL大小有關(guān)。如圖b光伏電池各個(gè)參數(shù)與負(fù)載之間的關(guān)系線所示，光伏電池的輸出電流隨負(fù)載的增大而非線性減小， 光伏電池的輸出電壓

16、隨負(fù)載的的增大而非線性增大，而輸出功率則是有唯一最大值和極大值的曲線。只有在負(fù)載匹配的情況下 RL=RM才能夠獲得最大輸出功率，這時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率 n 最高。圖a光伏電池的伏安特性曲線圖b光伏電池輸出特性曲線實(shí)際應(yīng)用中，光伏電池常常是與蓄電池混合相符在供電的。這個(gè)混和供電系統(tǒng)可等效與一個(gè)光伏電池帶負(fù)載、帶偏壓的電路，其等效電路和負(fù)載特性曲線如下面的圖c圖d圖e所示。Eb川IIT圖c光伏電池有負(fù)載和有偏壓時(shí)的等效電路圖d光伏有負(fù)載有偏壓的伏安特性圖e光伏有負(fù)載有偏壓的蓄電池充滿電伏安特性四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、找到光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)見下圖操作面板，按照該系統(tǒng)使用說明書，啟動(dòng)光源, 將光照射到太陽能電池

17、板上后。2、在太陽能控制系統(tǒng)面板上，打開太陽能開關(guān)和蓄電池開關(guān)。3、時(shí)觀察直流單元觀測(cè)光伏輸入電壓光伏輸出電流，并作出記錄；4調(diào)節(jié)電阻器，觀察光伏輸入電流，電壓表，并記錄數(shù)據(jù)。5、該操作相當(dāng)于再將負(fù)載直接接在太陽能電池板，記錄電壓值，對(duì)比太陽能電池板端電壓的變化情況；6、旋動(dòng)旋鈕改變負(fù)載值，測(cè)量每一個(gè)負(fù)載下太陽能電池板輸出電壓和電流值，得到太陽能電池板輸出功率，分析負(fù)載對(duì)太陽能電池板的影響。選擇適當(dāng)?shù)目筛淖兊墓β守?fù)載，直接連接到太陽能電池板的輸出端子上，當(dāng)負(fù)載大小改變時(shí)，記錄輸出的電壓和電流值：備注：監(jiān)于現(xiàn)場(chǎng)電阻無法測(cè)量，以太陽能電壓每2V為一格，來做輸入變化給定，其他數(shù)據(jù)為記錄數(shù)據(jù)編號(hào)負(fù)載值

18、電壓值（V）電流值功率值1未接入負(fù)載022344658610712描點(diǎn)化曲線201214五、注意事項(xiàng)避免損壞負(fù)載或出現(xiàn)1. 太陽能電池板輸出電壓和功率負(fù)載在可承受電壓和功率范圍內(nèi),意外狀況；2. 負(fù)載投切過程最好通過空開等完成，不要帶電進(jìn)行接線，以免發(fā)生危險(xiǎn)!實(shí)驗(yàn)四 太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解太陽能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及其能量轉(zhuǎn)化過程;、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：序號(hào)型號(hào)備注1光源模擬跟蹤裝置實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。2太陽能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。3不透光、足夠大的遮擋板自備三、實(shí)驗(yàn)原理:光伏應(yīng)用系統(tǒng)包括光伏陣列、蓄電池、控制器和逆變器等主要部件。其構(gòu)成圖如下:光伏陣列首先把太陽光輻射能量轉(zhuǎn)換為 P-

19、N結(jié)的光生電場(chǎng)，通過陣列的引線把光生電場(chǎng) 的電能以直流電能的形式傳送出來。 這時(shí)的直流電能電壓、電流、功率等都受光伏陣列的本 身特性和工作環(huán)境影響，不夠穩(wěn)定。光伏陣列輸出的直流電能經(jīng)由控制器的直-直或直-交變換后，得到穩(wěn)定的直流或交流電能，可以直接供給直流或交流電機(jī)使用，這時(shí)電能將轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能用于帶動(dòng)水泵， 從而轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能。而這些水如果用于存儲(chǔ)發(fā)電， 就可以再把水的重力勢(shì)能再轉(zhuǎn)化回到電能。這樣可以省掉蓄電池等能量存儲(chǔ)設(shè)備。另外，光伏陣列輸出直流電能通過控制器的直一直變換功能，得到相對(duì)穩(wěn)定的直流電能存儲(chǔ)到蓄電池組中，成為穩(wěn)定的可存儲(chǔ)的直流電能。蓄電池中的直流電能通過逆變器后，轉(zhuǎn)化

20、為交流電能。交流電能可以供給用戶使用，用于照明、動(dòng)力等；也可以并入電網(wǎng)，傳送至 遠(yuǎn)方；還可以供給其他設(shè)備使用。另外，在存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化過程中，不可避免的存在能量以熱能或其他形式損耗和流失。四、實(shí)驗(yàn)步驟1找到光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)見下圖操作面板，按照該系統(tǒng)使用說明書， 啟動(dòng)光源，將光照射到太陽能電池板上后。2在太陽能控制系統(tǒng)面板上，打開太陽能開關(guān)。3觀測(cè)以下單元，確保部分指數(shù)為出廠狀態(tài)，如果不能充電，請(qǐng)見本實(shí)驗(yàn)手冊(cè)里面參數(shù)調(diào)節(jié)章節(jié)。4此時(shí)觀察直流單元，觀測(cè)光伏輸入電壓，并作出記錄；5分別測(cè)量蓄電池電壓值和太陽能電壓值，并記錄下兩個(gè)電壓值，再接入太陽能；6.觀察充電電流表，記錄下太陽能為蓄電池充電的電流值

21、，此時(shí)光伏電池發(fā)出的電能 被存到蓄電池中。五、實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)題目：太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)間序號(hào)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)結(jié)果1:蓄電池開路電壓2:太陽能開路電壓3充電狀態(tài)卜蓄電池電壓4充電狀態(tài)下的太陽能電流5:開始充電電壓610分鐘后畜電池電壓回答一下問題1電池板到蓄電池壓降為多少2蓄電池到負(fù)載的壓降3預(yù)計(jì)是什么環(huán)節(jié)造成以上偏差：六、注意事項(xiàng)1本實(shí)驗(yàn)為了解性實(shí)驗(yàn)，所以只需要記錄數(shù)據(jù)，觀察現(xiàn)象就可以了。2太陽能發(fā)電系統(tǒng)還有其他形式，例如和柴油發(fā)電機(jī)或風(fēng)機(jī)構(gòu)成混合系統(tǒng)等。有興趣的 同學(xué)請(qǐng)搜索資料加深了解。實(shí)驗(yàn)五：太陽能控制器工作原理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解太陽能控制器的大致工作過程，了解太陽能控制器的原理、結(jié)

22、構(gòu)和保護(hù)等;、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)備注1太陽能電池板實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。2太陽能控制器實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。3:蓄電池組實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。4雙蹤示波器自備。、實(shí)驗(yàn)原理:太陽能控制器的主要作用是控制光伏組件和蓄電池一起構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電保護(hù)。其結(jié)構(gòu)如下圖:ft ft 光-E?書電也太陽能充電控制方案分為一點(diǎn)式控制法、PWM控制法，DC/DC的MPPT控制，短路式等。本實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)采用了串聯(lián)型開路式PWM控制方法，此方法既可以應(yīng)用于單路光伏組件輸入系統(tǒng)，也可以用于多路光伏組件并聯(lián)輸入系統(tǒng)。充電控制點(diǎn)主要依據(jù)蓄電池性能和要求而設(shè) 定，通過檢測(cè)蓄電池端電壓，與蓄電池額定性能值比

23、較，確定蓄電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)充電控制。充電過程一般分為主充、 均充和浮充三個(gè)階段， 有時(shí)在充電末期還以微小充電電流長(zhǎng)時(shí) 間持續(xù)充電的涓流充電。在主充階段，PWM占空比為最大值，即全通，確保此階段以大電流快速對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到均充點(diǎn)時(shí)，PWM占空比隨電壓增加而減小，以較低的恒定電流值對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此階段充電可以使串聯(lián)中的單體蓄電池電壓和容量相互平衡；在蓄電池快速充電至80%90瘠量后，轉(zhuǎn)入浮充模式，以恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，充電電流隨著蓄電池電壓的升高而減小， 直到蓄電池電壓和充電電壓相等時(shí)，充電自動(dòng)停止。這樣適應(yīng)于充電后期蓄電池可接受充電電流的減小，同時(shí)可以避免蓄電池過充；

24、為防止蓄電池充電不足， 還有涓流充電，使蓄電池充電徹底。當(dāng)蓄電池電壓在正常范圍內(nèi)的時(shí)候，控制器放電回路接通， 輸出直流電能，為負(fù)載供電；當(dāng)蓄電池發(fā)生欠壓或過壓時(shí)，斷開輸出回路；當(dāng)蓄電池因充電，電壓恢復(fù)高于欠壓恢復(fù)點(diǎn)之后，再次接通輸出回路為負(fù)載供電；當(dāng)蓄電池過壓時(shí)，控制器斷開輸出回路；電壓恢復(fù)到過壓恢復(fù)點(diǎn)以下后，接通輸出回路。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1找到光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)見下圖操作面板，按照該系統(tǒng)使用說明書， 啟動(dòng)光源，將光照射到太陽能電池板上后。2在太陽能控制系統(tǒng)面板上，先打開蓄電池開關(guān)，再打開太陽能電池開關(guān)。3此時(shí)觀察直流單元，觀測(cè)光伏輸入電壓，并作出記錄；4調(diào)節(jié)電阻器，觀察光伏輸入電流，電壓表，

25、并記錄數(shù)據(jù)。5如果示波器可以采集到電壓波形的占空比，則記錄占空比的值，填入下表。五、實(shí)驗(yàn)方法：連接圖如下所示30W人陽能板鹵素?zé)? 24VLEDW2皿”洞巾電輸入太陽能薔電池六、注意事項(xiàng)1. 操作時(shí)，不要帶電接線；先將實(shí)驗(yàn)接線接好，然后閉合蓄電池空開，再閉合太陽能空開。2. 測(cè)量充電波形時(shí)，注意人身和設(shè)備安全!實(shí)驗(yàn)六光伏控制器充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解太陽能控制器充電放電保護(hù)特性;、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：序號(hào)型號(hào)備注1太陽能電池板實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。2太陽能控制器實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。3蓄電池組實(shí)驗(yàn)科研平臺(tái)已配好。4萬用表自備5直流負(fù)載與太陽能輸出電壓等級(jí)相匹配，自備6雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)原理:控制器

26、的充放電保護(hù)特性取決于光伏發(fā)電系統(tǒng)選用的蓄電池的充放電特性，另外在輸出發(fā)生過載、過流或短路等故障時(shí)，控制器將采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。IdischargeA蓄電池放電回路 Uo充電過程中，蓄電池電壓比較低時(shí)， 使用大電流充電，充電回路功率開關(guān)器件處于全通狀態(tài)，使蓄電池電壓盡快恢復(fù)； 當(dāng)蓄電池電量達(dá)到一定程度后，限制為蓄電池充電的電流大小，同時(shí)以一恒定的電壓為蓄電池充電，這時(shí)，充電電流會(huì)隨著蓄電池電量的增加、電壓的升高而減??；當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到充電保護(hù)點(diǎn)后，控制器將停止充電， 以確保蓄電池不會(huì)電壓過高，因?yàn)槿绻铍姵爻潆娺^滿，電壓過高，則會(huì)出現(xiàn)大量氣體析出，損害蓄電池的性能， 縮短蓄電池的壽命。蓄電池的

27、放電特性將會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的充電特性。 蓄電池放電深度越大， 蓄電池放出 電量越多， 蓄電池可接受的充電電流越小，充電速度也就越慢；蓄電池放電電流越大， 再充 電時(shí)可接受的充電電流也就越大，有利于提高充電速度，但是蓄電池放電電流流經(jīng)內(nèi)阻時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致蓄電池溫度上升，所以又必須限制充電電流。放電過程中，如果蓄電池出現(xiàn)欠壓時(shí)，為防止其放電過深，控制器確認(rèn)欠壓發(fā)生后，將 延時(shí)若干分鐘， 關(guān)斷輸出回路開關(guān)管 KM1 ；當(dāng)蓄電池電壓因充電恢復(fù)到欠壓恢復(fù)點(diǎn)以上后， 控制器將自動(dòng)閉合 KM1 接通負(fù)載，恢復(fù)輸出供電！如果蓄電池出現(xiàn)過壓時(shí)，可能對(duì)輸出負(fù) 載造成影響， 同時(shí)蓄電池電壓過高可能會(huì)加大放

28、電電流， 增加蓄電池溫升， 所以要實(shí)現(xiàn)過壓 保護(hù)；當(dāng)蓄電池因放電恢復(fù)到過壓恢復(fù)點(diǎn)以下時(shí)，控制器將自動(dòng)閉合 KM1 接通負(fù)載，恢復(fù) 輸出供電！以下是參數(shù)設(shè)置介紹及參數(shù)設(shè)置范圍：四、實(shí)驗(yàn)步驟：1 找到光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)見下圖操作面板， 按照該系統(tǒng)使用說明書， 啟動(dòng)光源， 將 光照射到太陽能電池板上后。2 在太陽能控制系統(tǒng)面板上，打開蓄電池開關(guān)。3 在加入負(fù)載和太陽能電池板前測(cè)量蓄電池電壓值， 此時(shí)最好的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)是蓄電池電壓為12V13V之間；或者調(diào)節(jié)下圖示意的R11電阻，從而影響 CPU采樣數(shù)據(jù)，來模擬蓄電池電壓的不同狀態(tài)。4 測(cè)量蓄電池端電壓或者記錄 實(shí)時(shí)監(jiān)控屏幕顯示電壓，觀察風(fēng)扇動(dòng)作情況，備注采樣 電阻電路有濾波延遲滯后，反應(yīng)會(huì)延后一點(diǎn)時(shí)間。4 修改一次下電值，過放恢復(fù)值等，再次觀察風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)情況，驗(yàn)證欠過壓設(shè)置問題。 注：通過鹵素?zé)舻恼?/p>