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太阳能设计的知识

jhlu3  发表于 2009/7/18 16:47:36      1389 查看 1 回复  [上一主题]  [下一主题]

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一、光伏系统的分类:
1.  独立太阳能供电系统
2.  简单的直流系统
3.  直流--交流供电系统
4.  并网系统
5.  混合供电系统(风光、光油等)
也可以不这么分类,我喜欢这么分。

二、光伏系统的构成:
太阳电池组件、充放电控制器、逆变器、计算机监控、蓄电池等。

三、光伏系统的容量设计:
主要包括负载用电量估算,太阳电池数量估算,蓄电池容量计算,最佳安放角度等等。

1.  蓄电池容量的计算(也有很多人用自己的经验公式)
这里要讲下几个概念:
    自给天数:我个人理解的就是没有太阳的情况下还能正常工作的天数。一般可可以用当地的最大连续阴雨天数作为自给天数。
    最大放电深度:蓄电池允许最大的放电深度,超过这个深度就不能正常工作,一般是个定值。
        基本公式:(每天负载用电量*自给天数)/最大放电深度=蓄电池容量

    其中和蓄电池容量有关的两个因素:蓄电池放电率和温度,如果考虑这两个因素就要更复杂点。
    蓄电池的串联和并联和干电池的是一样的,就不多说了。

    还可以这样算 c="3".75DP(P为平均负荷容量,D 为最大无光照天数,这是个简化的公式,默认的逆变率是80%,放电深度是50%,蓄电池放电效率的修正系数取1.05)

2.  光伏组件方阵的设计:
基本公式:

并联数量=日平均负载/组件日输出

串联数量=系统电压/组件电压

   如果需要更准确就要修正,通常将太阳电池输出减少10%和将负载增加10%

   最佳角度的计算要涉及到和多符号,这些符号不好写出来。

四、光伏系统的硬件设计     基础设施、接地和防雷设计等等。

五、电子电路部分

包括充放电控制器、逆变器、远动技术(遥控,遥信,遥测,遥调)的应用等。

1.控制器
    控制器是光伏系统中最主要的,也就是说就小到零点几瓦的庭院灯,大到兆级的系统都要有这个部分,只不过是简单和复杂之分,它们的目的都是一样的。都是为了负载能正常的工,电源能正常的供电,蓄电池能及时充电。这个目的可以用不同的电力电子元件实现,如三级管、继电器、集成运放、GTO、单片机等等,下面我就说说几种控制器:
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  • jhlu3

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    jhlu3   发表于 2009/7/18 16:47:36

    之所以列在第一位不单单是因为它结构简单的,还有一点就是它是我第一个接触的太阳能控制器电路,还记得那时我拿着用铅笔画的电路图到家乡唯一的元件店里买元件,老板不懂上面的继电器符号,坚持说是我画错了。后来开学了,在前进四路我终于把要买的元件买齐,在实验室借了个面包板,调试完又焊接。遗憾的是当时在武汉买不到一块太阳能电池板(现在好象买不到),虽然做了个半成品,但是从此让我的太阳能梦想走出了第一步,多说了几句,言归正传。

     图片如下:

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              这是一个给12v的蓄电池不间断充电的电路。 图中D1(5A)是个反充二极管,是光伏系统的必须的装置,作用是防止电流倒流;LM317是给集成块提供5v 的电源的;J1和J2是两个继电器,继电器通常有常开状态和常闭状态;这里把LM393当电压比较器用;RP1和RP2是用做用户设定过充和过放电压的。电压比较和继电器达到不间断充电的目的。

    ●     网上的另外一个充电电路(转载)

    图片位置:
    http://www.hqew.com/info/uppic/13561_278854.jpg

      所示太阳能灯电路是一种低损耗电路,使用一只7W四引脚CFL(小型荧光灯)和一块12V、7-Ahr密封免维护电池。逆变器的效率大于85%,静态电流小于2mA。它有一个带电池过放电保护*Gong*能和过充电保护*Gong*能的并联充电控制器。低静态电流、过放电保护*Gong*能和过充电保护*Gong*能三者确保电池使用寿命很长。逆变器的预热*Gong*能可以避免CFL两端变黑,从而延长其使用寿命。这一电路可在农村地区用作一种可靠小巧的便携式光源,在城市用作应急灯系统。并联充电控制器电路包括IC1(低电流2.5V电压基准源LM385)和IC2(LM324比较器)。配有电阻R1 ~ R8和三极管Q1的IC2A可防止电池过放电。

        当电池电压低于10.8V时,该电路切断负载(逆变器和灯管),从而防止电池过放电。在无负载状况下,电池放电后的电压约为12.2V,因此,为防止出现振荡现象,电路提供的过放电复位电压为12.3V。红发光二极管LED1指示低电压状态。配有电阻R9 ~ R14和三极管Q2的IC2B可防止电池过充电。当电池电压超过14.8V时,Q2导通,并使太阳能电池阵列旁流,从而防止电池过充电。当电池电压低于12.5V时,Q2截止,太阳能板电池阵列对电池进行充电。D2为一支反向阻隔二极管。它能防电池在太阳能电池不产生电能时对太阳能电池放电。黄发光二极管LED2指示电池充满电。绿发光二极管LED3与IC2c和电阻R15 ~ R20一起,提供充电指示。
    ●     采用单片机为控制核心的控制器电路

        分微处理器电路、稳压电源电路、实时时钟电路、液晶显示电路、充电开关电路、键盘接口电路,由于网上没有电路图,我也没发把图发上来,就说说重要部分的原理吧。单片机有用c51的也有用96的,也有用pic的,都是将太阳电池采样测量经A\D转换于单片机通信,显示电路可以人机界面,方便控制,时钟电路可以提供时间输出,可实现对路灯控制。

    太阳能路灯控制器:我这有个电路图,它一共分成几部分。单片机电路,稳压电源电路,实时时钟电路,液晶显示电路,充点开关电路,放电开关电路,键盘接口电路,太阳电池和蓄电池接口电路组成。 等我把它扫描上来和大家共享。


      MPPT,就是最大功率点的跟踪,可以提高工作效率。MPPT的基本原理:它有很多电路构成,首先是单片机,还有书多外围电路,电压采集电路,电流采集电路,dc/dc电路。
        还有很多要注意的地方,孤岛效应等等,我也不是很懂,正在学习中。
               
    中大型的光伏电站的控制器要有以下几个功能:
    1)      防电池过充过放功能
    2)      可以及时把工作状态反馈给用户
    3)      负载的控制
    4)      提供各种接口
    5)      能源不够可以补充,多余可以提供给其他负载
    6)        防止蓄电池、光伏组件反接
    7)        防止反充
    8)        防雷措施
         逆变器的设计也很重要,不过大部分公司是买现成的,国内只有少数厂家生产大型的逆变器,合肥阳光、台湾茂迪,大型的并网逆变器技术还不是很成熟,国内不少地方正在研究这个课题。说到这就多说几句,现在好多企业都上马太阳能电池生产线,电池片的利润越来越低,企业并不重视应用技术的发展,可以说是只知道赚眼前的一些小钱,不愿意花钱搞研究,应用技术做出来的产品才是最赚钱的。令人伤心。。。。


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