一、概述

随着环保意识的增强,太阳能作为新能源行业的重要分支,越来越受到人类的关注,与此相对应的科教普及及下一代专业人才的培养也将成为重中之重。我公司针对目前行业标准之要求,结合太阳能开发的实际需要,推出了TRM-FD1A太阳能电池组件演示/测量系统,该系统包括太阳能实验的各种组件及材料,采用模块化构成,专为教学演示、学生实践而设计,使得我们可以开展太阳能领域内几乎所有的基本实验,可以很好的满足当前的教学要求。

 

二、系统特点

  1.新颖性:以前沿技术为导向,与实验相结合。

  2.开放性:开放式设计,用户可以利用装置资源进行二次设计。

  3.实用性:采用准实物设计。

  4. 通过此项的学习可以掌握组件的测试方法与产品特性。

三、设备组成及指标

1.实验操作台:操作台为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固,台面上方有实验屏及电源箱,可用来放置实验模块并提供实验所需各种电源;台面下有抽屉和柜门,可用来放置工具、模块等。

2.太阳能电池组:太阳能电池组是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。具体参数如下:

★峰值功率: 5W *2块=10W;

★最大功率电压:17.5V;

★最大功率电流:1.95A;

★开路电压:22V;

★短路电流:2.2A;

★安装尺寸:222×180×18mm。

3.太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。具体功能如下:

★使用单片机和专用软件,实现智能控制,自动识别24V系统;

★采用串联式PWM充电控制方式,使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半,充电效率较非PWM高3-6%;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命;

★多种保护功能,包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护,具有自动恢的输出过流保护功能,输出短路保护功能;

★具有丰富的工作模式,如光控,光控+延时,通用控制等模式。具有直流输出或0.5Hz频闪输出2种输出选择,频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。在频闪输出模式,负载可以使用感性负载;

★浮充电温度补偿功能;

★使用了数字LED显示及设置,一键式操作即可完成所有设置,方便直观。

4.蓄电池:一般为固体电池,其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。具有如下特点:

★自放电率低;

★使用寿命长;

★深放电能力强;

★充电效率高;

★工作温度范围宽。

5.离网逆变器:太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。为正弦波逆变器,具体功能参数如下:

★尺寸:200×420×400㎜;

★纯正弦波输出(失真率<4%);

★输入输出完全隔离设计;

★能快速并行启动电容、电感负载;

★三色指示灯显示,输入电压,输出电压,负载水准和故障情形;

★负载控制风扇冷却;

★过压/欠压/短路/过载/超温保护。

6.负载:包括直流负载和交流负载。直流负载包括:LED灯,风机等;交流负载包括:节能灯和交流电机等。组件可调电子负载:功率--20W,范围:0---无限大,用于对组件的负载测试,形成I/V曲线图:

7.人工光源:模拟太阳发出500W的直射光,光谱范围:(300纳米-----3000纳米),光强度连续可调(0---500W),照射角度两维方向(左右:0---360度,上下0---90度)连续可调电压:220伏,功率:500瓦。

8. 太阳能电池组件的温度特性测试:在被测组件背面装有恒温装置,保证组件表面温度均匀。温度在(环温----80度)范围内连续可调,设定点自动控温,精度: ±1℃。由测量仪器对组件的状态实时测量(温度,电压,电流,功率等参数),可形成温度特性曲线图。

9.测试仪器:准确测试组件的太阳辐射强度,环境温度,电池组件的温度,开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点电压、最大功率点电流和填充因子。

★测试数据:Isc、Voc 、Ipm、Vpm、Pm、FF、Eff;

★显示曲线:I-V曲线、P曲线;

★具有光强修正、补偿功能;

★具有数据、曲线存储、打印及测试数据分析功能;

★Windows操作系统。

四、教学实验内容

  1) 不同角度辐射强度的测量;

  2) 太阳能电池作为能源转换器;

  3) 太阳能电池作为能量转换器/二极管;

  4) 不同遮蔽条件下太阳能电池的开路电压;

  5) 不同遮蔽条件下太阳能电池的短路电流;

  6) 不同的辐照度下太阳能电池的开路电压和短路电流;

  7) 不同入射角度下太阳能电池的短路电流;

  8) 太阳能电池的组合电路;

  9) 不同遮蔽条件下太阳能电池并联;

  10) 不同辐射强度下的太阳能电池的伏安特性曲线

  11) 太阳能电池的特征曲线(U/P),MPP,效率的计算;

  12) 模拟仿真实验:模拟一天从日出到日落环境下太阳能电池的工作情况;

  13) 通过太阳能电池对蓄电池和Gold Cap进行充电;

  14) 通过电机和灯泡蓄电池和Gold Cap进行放电;

  15) 建立一个独立运行的网络;

通过配套的软件可完成以下实验:

  1)PC测量值记录: 太阳能电池的伏安特性曲线记录;

  2) PC测量值记录: 直流电和交流电的转换;

  3) PC测量值记录: GoldCap电容器/蓄电池的充电和放电。

  4) 电池组件的温度特性测试,画出温度特性曲线。

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