多功能家庭太阳能装置.doc

多功能家庭太阳能充电装置 摘 要：由于全球变暖，冰川消融，海平面一直在上升，这直接危害到人类的生存！为了寻求替代能源，而太阳能无疑是最好的选择。太阳能充电器使用太阳能电池板，将太阳辐射光能转变为电能后，经升压、稳压、充电电路对电池进行充电，当电池充满后系统自动停止充电。该充电器输出电压稳定，采用模块式结构，应用范围广， 适用于多种型号电池的充电。关键词： 太阳能充电器 控制电路 模块式结构 1 太阳能资源利用 硅太阳电池的发展，始于1954年在,美国贝尔研究所试制成功，次年便被用做电信装置的电源，1958年又被美国首次应用和于“先锋1号”人造卫星。宇宙开发极大地促进了太阳电池的开发。与此同时，地面用太阳电池的研究也在不断开展，特别是1973年的能源危机，又大大加速了地面太阳电池的发展。许多国家为开发、利用太阳能电池，为阳光发电的研究投入了相当数量的资金。迄今为止翱翔于太空的成千个飞行器中，大多数都配备了太阳能电池系统。第一颗人造卫星上天，是光伏技术开发利用的起点，经过近五十年的发展，它已形成一门新的光伏科学与光伏工程。无论是在宇宙飞行中的应用，还是作为地面发电系统的应用，从开发速度、技术成熟性和应用领域来看，光伏技术都是新能源中的佼佼者。 　　太阳电池作为有潜力的可再生能源，在地面上逐渐得到推广。太阳电池的成本及售价也在逐年下降，多年来太阳电池的产量一直以10-25%的增长率在增加。1990年世界太阳能电池组件的产量70MW（兆瓦），我国为1.2MW，主要是用在太阳光照好的边远地区。到2001年全世界太阳电池的产量达到350MW，我国太阳能电池的实际产量已达到4.5MW，累计安装量已超过20MW。我国是个发展中国家，地域辽阔，有许多边远省份和经济欠发达地区。据统计目前我国尚有700万户（2800万人口），还没有用上电，60%的有电县严重缺电。这些地区在短期内不可能靠常规电力解决用电问题，光伏发电则是解决分散农、牧民用电的理想途径，市场潜力非常巨大。 　　光伏发电具有许多优点：如：安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得，不受地域限制，无须消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无须架输电线路，可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是其它发电方式所不及的。 　　目前国际上大量使用的电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池三种，这三种电池约各占1/3的市场，我国目前有7个太阳电池生产线，主要是生产单晶硅及非晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池也有少量生产。我国生产单晶硅太阳电池的效率在12-13%，多晶硅太阳电池在10%，非晶硅太阳电池在5-6%。晶体硅太阳电池在研究上是朝着高效率化、薄片化、大面积化的方向发展。1995年我国晶体硅太阳电池组件的参考价格为45元/瓦，非晶硅太阳电池组件为25元/瓦，仍为常规能源的几倍，但在无电地区及拉线不方便的地方，已产生了良好的经济效益。 系统设计方案　　太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大，其内阻又比较高，因此输出电压不稳定，输出电流较小，这就需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后供给电池充电。当光线条件适宜时，通过太阳能电池板吸收太阳光，将光能转换为电能。由于太阳能电池板输出电压不稳定，故增加了稳压电路，通过稳压电路、充电电路为负载电池充电，同时还可以为内部的蓄电池充电以备应急之需。当光线条件不好时，太阳能电池板输出电压较低，达不到充电电路的工作电压，因此增加了升压、稳压电路，为充电电路提供一个较稳定的工作电压。当遇到阴天、夜间等光线条件很差的情况时，可利用系统内部的蓄电池并通过升压电路为后续设备充电。另外，该充电器还设计有照明灯，当夜间光线较暗时，通过蓄电池为照明灯供电，可供应急之需。太阳能电池板的选用　　太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的核心部分，其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能，它的光电转化效率决定了供电系统的工作效率，故光电转化率是一个重要的参数。目前太阳能电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。其中单晶硅太阳能电池板的光电转换率为15%～20%，甚至可达到24％，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅电池板的转化率约为12%左右，非晶硅约为10%左右，在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅、多晶硅电池优于非晶硅电池[1]，故本系统的太阳能电池板采用单晶硅电池。　　如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机、