Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехнические комплексы с фотоэлектрическими установками. Учебное пособие
.pdf
4. Подготовить установку для исследования фотоэлектрической батареи с последовательным соединением фотоэлектрических модулей при
коротком замыкании. Для этого собрать схему по рис. 6.9.
Рис. 6.9. Схема последовательного соединения
фотоэлектрических модулей при коротком замыкании
Расположить источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом, чтобы лучи источника были направлены перпендикулярно
плоскости модулей. Представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»). Плавно
увеличивая освещенность фотоэлектрической батареи, измерить освещенности (E1, Е2), напряжения (U1, U2) и ток короткого замыкания модулей
(IКЗ). Результаты занести в таблицу (табл. 6.8).
Таблица 6.8
Е1, Bт/м2
Е2, Вт/м2
Е, Вт/м2
U1, B
U2, В
UН , B
IKЗ, мА
51
Выключить электропитание. Вычислить освещенность фотоэлектри-
U
ческой батареи Е = (Е1 + Е2)/2 и напряжение на нагрузке
Н
= U
1
+ U2. По-
строить зависимость IКЗ = (Е)
.
5. Подготовить схему для изучения фотоэлектрической батареи с последовательным соединением фотоэлектрических модулей при наличии
нагрузки. Для этого собрать схему по рис. 6.10.
Рис. 6.10. Схема последовательного соединения
фотоэлектрических модулей при наличии нагрузки
Установить заданное значение сопротивления нагрузки. Расположить
источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом, чтобы
лучи источника были направлены перпендикулярно плоскости модулей.
Представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»). Плавно
увеличивая освещенность фотоэлектрической батареи при неизменной
нагрузке, измерить
модуля и ток нагрузки (IН).
освещенности (Е1, Е2), напряжения (U1, U2) каждого
Результаты занести в таблицу (табл. 6.9).
Выключить электропитание, вычислить освещенность солнечной батареи
Е = (Е1 + Е2)/2 и
мость UН = (E).
напряжение на нагрузке UН = U
52
+ U2.
1
Построить зависи-
Таблица 6.9
, Вт/м2
Е
1
Е2, Вт/м2
Е, Вт/м2
U1, B
U2, В
UН, В
IН, мА
6. Исследовать зависимость напряжения фотоэлектрической бата-
реи с последовательным соединением модулей от угла положения бата-
реи относительно источника излучения. Для этого собрать схему по
рис. 6.10.
Установить некоторое значение сопротивления нагрузки. Расположить
источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом, чтобы
лучи источника были направлены перпендикулярно плоскости модулей.
Представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), задать
регулятором освещенности плотность потока излучения 300–350 Вт/м2
и измерить напряжение на каждом
и ток нагрузки IН.
Изменяя угол наклона фотоэлектрической батареи
фотоэлектрическом
модуле (U
и U2)
1
в диапазоне 0–90º (одновременное изменение угла наклона двух фото-
электрических модулей), произвести измерения U1, U1, IН и результаты
измерений занести в таблицу (табл. 6.10). Выключить
Вычислить напряжение на нагрузке UН = U
+ U2. Построить
1
электропитание.
зависимость
напряжения на нагрузке UН от положения фотоэлектрической батареи
UH = (φ) при неизменной величине нагрузки.
53
Таблица 6.10
φ
φ
, град
U1, В
U2, В
UН, В
IН, мА
7. Исследовать влияние углового положения модуля относительно
источника излучения на работу фотоэлектрической батареи. Для этого
собрать схему по рис. 6.10.
Установить некоторое значение сопротивления нагрузки. Расположить
источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом, чтобы
лучи источника были направлены перпендикулярно плоскости модулей.
Представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), задать регулятором освещенности плотность потока излучения 300–350 Вт/м2, изме-
(U
рить напряжение на каждом солнечном модуле
и U2) и ток нагрузки I
1
Н
Изменяя угол положения одного из модулей в диапазоне 0–90º (другой модуль расположен перпендикулярно лучам источника), произвести измерения
U1, U2, IН и результаты измерений занести в таблицу (табл. 6.11). Выключить
электропитание. Вычислить напряжение на нагрузке UН = U
+ U2. Построить
1
зависимость напряжения на нагрузке UН от положения фотоэлектрической
батареи UH = (φ) при неизменной величине нагрузки.
Таблица 6.11
.
, град
U1, В
U2, В
UН, В
IН, мА
54
8. Исследовать влияние байпасных диодов на работу фотоэлектриче-
φ
ской батареи. Для этого собрать схему с байпасными диодами (рис. 6.11).
Рис. 6.11. Схема последовательного соединения
фотоэлектрических модулей с байпасными диодами
при наличии нагрузки
Представить схему для проверки преподавателю. Повторить эксперимент п. 7 (величина сопротивления нагрузки в опытах п. 7 и п. 8 должна
быть одинаковой). Результаты занести в таблицу (табл. 6.12). Сравнить
результаты опытов п. 7 и п. 8.
Таблица 6.12
, град
U1, В
U2, В
UН, В
IН, мА
9. Исследовать влияние углового положения источника излучения на
работу фотоэлектрической батареи с байпасными диодами. Для этого собрать схему по рис. 6.11.
55
Установить заданное значение сопротивления нагрузки. Расположить
φ
источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом, чтобы
лучи источника были направлены перпендикулярно плоскости модулей.
Представить схему для проверки преподавателю.
Включить электропитание стенда (выключатель «Питание»), задать
регулятором освещенности плотность потока излучения 300–350 Вт/м2,
(U
измерить напряжение на каждом солнечном модуле
и U2) и ток
1
нагрузки I
. Изменяя угол падения лучей источника на фотоэлектрическую
Н
батарею, произвести измерения U1, U2, IН и результаты измерений занести
в таблицу (табл. 6.13). Выключить
на нагрузке UН = U
+ U2. Построить
1
электропитание. Вычислить напряжение
зависимость напряжения на нагруз-
ке UН от положения фотоэлектрической батареи UH = (φ) при неизменной
величине нагрузки.
Таблица 6.13
, град
U1, В
U2, В
UН, В
IН, мА
Рекомендуемая структура отчета:
– название лабораторной работы;
– цель лабораторной работы;
– схемы соединений элементов стенда для каждого эксперимента;
– результаты измерений, представленные в виде таблиц;
– результаты измерений, представленные в виде графиков;
– выводы по результатам исследований.
56
Контрольные вопросы
1. В чем заключается функция обводных диодов?
2. Как с точки зрения полярности выполняют подключение обводных
диодов?
3. Как отразится на выходной мощности фотоэлектрической батареи
выход из строя одного из обводных диодов: а) при идеальной освещенности фотоэлектрической батареи; б) при затенении части фотоэлектрической батареи?
4. Возникают ли дополнительные потери мощности на блокирующих
диодах?
57
1.
Число циклов
водный раствор кислоты, свинцовые
Свинцово-кислотные
пропитанное кислотой стекловолокно,
Гелевые
гелевый электролит (оксид кремния +
Карбоновые
гелевый электролит, свинцовый и кар-
КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА-РАЗРЯДА
7
АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Существует большое число типов аккумуляторных батарей, которые
используются на солнечных электростанциях. Аккумуляторные батареи
отличаются составом и фазой электролита, материалом электродов, конструкцией электрохимической ячейки. В зависимости от типа батареи будут различаться числом циклов заряда, максимальным током заряда, максимальным током разряда, диапазоном рабочей температуры, допустимой
глубиной разряда и т. п. В табл. 7.1 представлены основные типы аккумуляторных батарей солнечных электростанций с указанием некоторых
конструктивно-эксплуатационных параметров.
Таблица 7.1
Типы аккумуляторных батарей
Тип батареи Электролит, электроды
заряд-разряд
Свинцово-кислотные
электроды
AGM
свинцово-кислотные GEL
свинцово-углеродные
свинцовые электроды
водный раствор кислоты)
боновый электроды
58
меньше 300
300–800
до 1200
до 4000
Тип батареи Электролит, электроды
Число циклов
гелевый или водный раствор, анод в виде
графитовый углеродный анод, литий-
Окончание табл. 7.1
заряд-разряд
Тяговые панцирные
трубчатой пластины, свинцовый катод
Литий-железофосфатные
железофосфатный катод
до 5000
до 2000
Несмотря на различные модернизации, для любой аккумуляторной
батареи крайне нежелателен перезаряд и переразряд, так как необратимо
уменьшается емкость, возможно закипание электролита и разрушение
корпуса.
В солнечных электростанциях для исключения перезаряда или переразряда аккумуляторных батарей используется контроллер заряда-разряда.
Устройство представляет собой электронный ключ, который отключает аккумуляторную батарею от солнечной батареи при завершении процесса заряда или отключает нагрузку при достижении допустимого уровня разряда.
Можно выделить три типа контроллера заряда. Первый тип – выключатель, который замыкает или размыкает цепь в зависимости от уровня
заряда батареи, ток заряда неизменный и максимально допустимый. Второй тип контроллера заряда сохраняет функции первого типа, но заряд
осуществляется в три-четыре стадии [5]. Первая стадия – заряд максимально допустимым постоянным током. После достижения некоторого
уровня заряда аккумуляторной батареи начинается вторая стадия – широтно-импульсная модуляция (ШИМ) тока заряда. По мере увеличения
уровня заряда батареи изменяется скважность ШИМ (длительность импульсов). После завершения процесса начинается стадия поддержания
уровня заряда батареи малым током. Также алгоритмом работы контроллера может быть реализована стадия выравнивания потенциала на отдельных ячейках батареи.
59
Третий тип контроллера заряда сохраняет функции второго типа, но
U
макс
I
макс
добавляется поиск точки максимальной мощности на вольт-амперной характеристике солнечной батареи.
Если совместить вольт-амперную характеристику с кривой отбираемой от фотоэлемента мощности P = U ∙ I, тогда очевидно наличие точки
максимальной мощности P
Рис. 7.1. ВАХ и кривая мощности фотоэлемента:
1 – ВАХ фотоэлемента; 2 – кривая мощности фотоэлемента
, которой соответствует I
макс
макс
и U
(рис. 7.1).
макс
Контроллером заряда-разряда может быть реализован алгоритм поиска
точки максимальной мощности фотоэлемента, так как кривая отбираемой
мощности постоянно смещается при изменении освещенности, температуры
и некоторых других факторов (рис. 7.2). Перемещение по ВАХ реализуется
изменением величины тока, потребляемого от фотоэлектрической батареи.
Рис. 7.2. Семейство кривых ВАХ фотоэлемента
при разной плотности потока излучения
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]