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光伏发电实习教案优选版

太阳能光伏发电系统工程实训实验教材

光伏发电实习教案优选版

实验一太阳能光伏发电系统设计

一、实验原理

当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流，这种现象称为光生伏打效应。???太阳能电池是一种利用光生伏打效应把光能转换为电能的器件，当太阳光照射到半导体P-N结时，就会在P-N结两边产生电压，使P-N结短路，从而产生电流。这个电流随着光强度的加大而增大，当接受的光强度达到一定数量时，就可以将太阳能电池看成恒流电源。

太阳能电池开路电压(Voc)一般在3V至0.6V范围，短路电流(Isc)通常低于8A。

太阳能电池板通常定义为封装和连接在一起的一个以上电池。太阳能电池板有不同的电压和电流范围，但功率产生能力一般为50W至300W。太阳能电池和电池板有许多相同的需要测试参数，如Voc,Isc,Pmax

图1:太阳能电池I-V曲线

二、实验内容

1、太阳能控制系统的设计

利用SMA软件设计一个太阳能控制系统方案

2、太阳能电池板参数测试

（1）开路电压VOC测量

用太阳能功率计记录不同光照强度E时的电压值VOC

（2）短路电流ISC测量。

用太阳能功率计记录不同光照强度E时的电流值ISC

（3）太阳能电池板伏安特性测试

用太阳能功率计记录不同的光照强度E时，从大到小调节负载电阻R，测量相应的电压V电流I。

找出电池输出最大功率时的电压值和电流值。I-V曲线（图1）上的Pmax点通常被称为最大功率点（MPP）

Vmax——在Pmax点，电池的电压值。

Imax——在Pmax点，电池的电流值。

（4）器件的转换效率η测量。当太阳能电池连接到某个电路时，这个值等于被转换的能量（从吸收的太阳光到电能）与被采集的能量的百分比。这个值可以通过将Pmax除以输入的光辐照度（E，单位是W/m2，在标准测试条件下进行测量），再乘以太阳能电池的表面积（AC,单位是平方米）计算得到。

（5）填充因子（FF）—Pmax除以VOC再乘上ISC。

实验二太阳能光伏控制器设计、制作及安装（12学时）

一、实验原理

太阳能控制器是太阳能光伏系统中重要的组成部分,它在很大程度上决定了太阳能光伏系统的可靠性。控制器的任务主要是实现太阳能对蓄电池的充电并保护光伏系统中的蓄电池。

1、UC3906介绍

UC3906作为密封铅酸蓄电池充电专用芯片，具有实现密封铅酸蓄电池最佳充电所需的全部控制和检测功能。内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器。驱动器提供的输出电流达25mA，可直接驱动外部串联调整管，从而调整充电器的输出电压和电流。电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制充电状态逻辑电路的输入信号。

图1?UC3906内部结构框图

???当电池电压或温度过低时，充电使能比较器控制充电器进入涓流充电状态。当驱动器截止时，该比较器还能输出25mA涓流充电电流。这样，当电池短路或反接时，充电器只能小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏电池。

???UC3906的一个非常重要特性就是具有精确的基准电压，其基准电压随环境温度而变，且变化规律与铅酸电池电压的温度特性完全一致。同时，芯片只需1.7mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对工作环境温度的准确检测，保证电池既充足电又不会严重过充电。除此之外，芯片内部还包括一个输入欠压检测电路以对充电周期进行初始化。这个电路还驱动一个逻辑输出，当加上输入电源后，脚7可以指示电源状态。

如图2所示，由RA、RB和RC组成的电阻分压网络用来检测充电电池的电压，通过与精确的参考电压（VREF）相比较来确定浮充电压、过充电压和涓流充电的阈值电压。

图2?双电平浮充充电器基本电路

???蓄电池的一个充电周期按时间可分为三种状态：大电流快速充电状态，过充电状态和浮充电状态。其充电参数主要有浮充电电压VF、过充电电压VOC、最大充电电流Imax、过充电终止电流IOCT等。它们与RA、RB、RC、RS之间的关系可以从下面的公式反映出来：

????VOC=VREF(1＋RA/RB＋RA/RC)??（1）

????VF=VREF(1＋RA/RB)??????????（2）

????Imax=0.25V/RS????????????????（3）

????IOCT=0.025V/RS???????????????（4）

=500*10-3

RS

℃。Imax，IOCT，VOC，VF可以独立地设置。只要所提供的输入电源允许或功率管可以承受，Imax的值可以尽可能地大。虽然某些厂家宣称如果有过充保护电路，充电率可以达到甚至超过2C，但是电池