太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)各單元的工作原理分析
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括:太陽(yáng)能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中,太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng),控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng),負(fù)載為系統(tǒng)終端。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/176221.htm太陽(yáng)能電源系統(tǒng)
太陽(yáng)能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元,因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。
(1) 電池單元:
由于技術(shù)和材料原因,單一電池的發(fā)電量是十分有限的,實(shí)用中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng),稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管,根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性,當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí),在一定的條件下,太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收,在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng),因而能在光照下形成電流密度J,短路電流Isc,開路電壓Uoc。 若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載,理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路,就有光生電流流過,太陽(yáng)能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。
理論研究表明,太陽(yáng)能電池組件的峰值功率Pk,由當(dāng)?shù)氐奶?yáng)平均輻射強(qiáng)度與末端的用電負(fù)荷(需電量)決定。
(2) 電能儲(chǔ)存單元:
太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存,蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的,但其容量要受到末端需電量,日照時(shí)間(發(fā)電時(shí)間)的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時(shí)間決定。
控制器
控制器的主要功能是使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近,以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式,使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障,如電池開路或接反時(shí)切斷開關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm,又能跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)參數(shù)的向日葵式控制器,將固定電池組件的效率提高了50%左右。
DC-AC逆變器:
逆變器按激勵(lì)方式,可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路,一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等,得到與照明負(fù)載頻率f,額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。
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