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光伏發(fā)電系統(tǒng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(文件)

2025-09-21 20:05 上一頁面

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【正文】 4 各部件的組成及工作原理 太陽能電池組件的組成及其工作原理 太陽能電池的分類 太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶 系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式 (以下表示為 a)兩大類,而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。 單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。因此,多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽能電地市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。 下面對(duì)硅太陽能電池進(jìn)行詳細(xì)介紹。但是 GaAs 材料的價(jià)格不菲 ,因而在很大程度上限制了用 GaAs 電池的普及。 3. 聚合物多層修飾電極型太陽能電池 以有機(jī)聚合物代替無機(jī)材料是剛剛開始的一個(gè)太陽能電池制造的研究方向。 4. 納米晶太陽能電池 納米 TiO2 晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的,優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。 圖 11 圖 中,正電荷表示硅原子,負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。 同樣,摻入磷原子以后,因?yàn)榱自佑形鍌€(gè)電子,所以就會(huì)有一個(gè)電子變得 非常活躍,形成 N( negative)型半導(dǎo)體。 當(dāng) P 型和 N 型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí),在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄層 ),界面的 P型一側(cè)帶負(fù)電, N型一側(cè)帶正電。 當(dāng)晶片受光后, PN結(jié)中, N型半導(dǎo)體的空穴往 P型區(qū)移動(dòng),而 P 型區(qū)中的電子往 N型區(qū)移動(dòng),從而形成從 N 型區(qū)到 P 型區(qū)的電流。 另外硅表面非常光亮,會(huì)反射掉大量的太陽光,不能被電池利用。 ( 2) .太陽能電池板的輸出能量極不穩(wěn)定,配備蓄電池后,太陽能燈等負(fù)荷才能正常工作。近幾十年來,由于交通。產(chǎn)品性能發(fā)生了巨大變化,以此滿足不同用途的需要。蓄能。電動(dòng)玩具當(dāng)中。電力。科研。鐵鎳蓄電池。氫鎳蓄電池。牽引型。但同時(shí)由于鉛酸蓄電池比能量偏低,生產(chǎn)過程有毒??凼胶蛨A柱形,其有開口。壓成式和拉漿式。氫氧化鋰水溶液,比能量是鎘鎳蓄電池 ,具有可快速充電。耐用。 7.鋰離子蓄電池 鋰離子蓄電池負(fù)極是碳 (石墨 ),正極是氧化鈷鋰,由于采用有機(jī)電解質(zhì)液,具有電壓高。至今目前,我國從事蓄電池生產(chǎn)的企業(yè)已達(dá)千家之多。鋰離子蓄電池等新型蓄電池也各有側(cè)重的應(yīng)用于各行各業(yè)中。電解液中酸的濃度逐漸增加,電池兩端的電壓上升。蓄電池 連接外部電路放電時(shí), 硫酸會(huì)與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng),生成化合物 “ 硫酸鉛 ” ,放電時(shí)間越長,硫酸濃度越稀薄,電池里的 “ 液體 ” 越少,電池兩端的電壓就越低。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng),使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的功能。 16 鍵盤LED 顯示MCUSTC12C5410AD太陽能電池板保護(hù)電壓電測蓄電池保護(hù)電壓檢測、充電負(fù)載輸出控制與檢測 圖 STC12C5410AD 是 STC12 系列的單片機(jī),采用 RISC 型 CPU 內(nèi)核,兼容普通 8051指令采集,片內(nèi)容含有 10KBFlash 程序存儲(chǔ)器,同時(shí)內(nèi)部還有看門口( WDT);片內(nèi)集成 MAX810 專用復(fù)位電路、 8 通道 10 位 ADC 以及 4 通道 PWM;具有 可編程的 8 級(jí)中斷源 4 種優(yōu)先級(jí),具有在系統(tǒng)片成( ISP)和在應(yīng)用編程( IAP),片內(nèi)資源豐富、集成度高、使用方便。電壓采集與電池管理太陽能電池板電壓采集 ,用于太陽光線強(qiáng)弱的判斷 ,因而可以作為白天、黃昏的識(shí)別信號(hào)。蓄電池開路保護(hù) :萬一蓄電池開路 ,若在太陽能電池正常充電時(shí) ,控制器將關(guān)斷負(fù)載 ,以保證負(fù)載不被損傷 ,若在夜間或太陽能電池不充電時(shí) ,控制器由于自身得不到電力 ,不會(huì)有任何動(dòng)作。利用微控制器 PWM 功能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理。通過 PWM 充電電路,可使太陽能電池板發(fā)揮最大功效,提高系統(tǒng)充電效率。第一級(jí)采用了 R7( )以及運(yùn)放LM35比較器 LM393 等器件組成的過流、短路檢測電路配合單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換及外部中斷響應(yīng)來實(shí)現(xiàn) ,這里使用了硬件 +軟件的方式 ,LM358 的輸出送 (A/D 轉(zhuǎn)換 )口 ,用作過流信號(hào)識(shí)別 ,當(dāng)電流超過額定電 流 20%并維持 30s 以上時(shí) ,確認(rèn)為過流 。解決了用傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲只能對(duì)電路進(jìn)行一次性保護(hù) ,一旦燒毀必須人為更換的問題 ,同短路后需手動(dòng)復(fù)位或斷電后重新開啟的系統(tǒng)相比 ,也具 有明顯的優(yōu)點(diǎn) ,簡化了維護(hù) ,提高了系統(tǒng)的安全性能。 ( 4)過流、短路保護(hù)電路選用的電流取樣 電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩(wěn)定性三個(gè)因素。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ( 1) 本系統(tǒng)采用較少的按鍵實(shí)現(xiàn)了諸多功能,如負(fù)載工作模式的設(shè)計(jì)、雙燈同時(shí)工作還是分時(shí)工 作、負(fù)載工作時(shí)間的設(shè)定、自檢功能等,為防止誤操作采取了一些措施。 ( 3) 環(huán)境光線(閃電、禮花燃放)對(duì)太陽能電池板的采樣電壓有明顯的影像,在白天、黃昏、的識(shí)別時(shí),要進(jìn)行軟件延遲,一般控制在 2~3min。 ( 5) 為保護(hù)負(fù)載(燈具),蓄電池過放保護(hù)恢復(fù)時(shí),應(yīng)用軟件設(shè)置一個(gè)回差電壓,這樣負(fù)載開關(guān)不會(huì)出現(xiàn)顫抖現(xiàn)象,有利于延長燈具的使用壽命。單片機(jī)的軟件編程上 ,以 KeilC 編譯器的 Windows 集成開發(fā)環(huán)境μ vision2 作為軟件開發(fā)平臺(tái) ,采用C51 高級(jí)語言編寫。 //清 ADC_FLAG、 AD不啟動(dòng) While(( ADS_CONTRamp。 置負(fù)載短路標(biāo)志 } } 21 這個(gè)太陽能路燈控制器可適用 12V 或 24V 工作光伏系統(tǒng),可以直接驅(qū)動(dòng)只留節(jié)能燈或通過逆變器驅(qū)動(dòng)無極燈等作為照明光源,也可以驅(qū)動(dòng)一些直流低壓負(fù)載用于城市亮化。目前常見的光源有直流節(jié)能燈、高頻無極燈、低壓鈉燈和 LED 光源 。該燈在 220V(純正弦波,頻率 50 赫茲)普通市電條件下使用,壽命可以達(dá)到 5萬小時(shí),在太陽能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多( 因?yàn)樘柲軣艟叨际欠讲孀兤?,太陽能電?220V 輸出頻率、項(xiàng)位、電壓都是不能和普通市電相比的)。 ( 2) 高節(jié)能 具有電壓低、電流小、亮度高的特性。 ( 4) 安全性高 LED光源使用低電壓驅(qū)動(dòng) , 發(fā)光穩(wěn)定,無污染,沒有 50HZ 頻閃,沒有紫外線 B 波段,白色色溫 5000K,最接近太陽色溫 5500K。因此選用使用壽命長的 LED 光源從長遠(yuǎn)看非常經(jīng)濟(jì) 圖 LED高效節(jié)能燈結(jié)構(gòu) 根據(jù)使用場所的要求,設(shè)計(jì)出 120176。 各數(shù)據(jù)計(jì)算 太陽能電池組件計(jì)算 設(shè)計(jì)要求:廣州地區(qū),負(fù)載輸入電壓 24V功耗 ,每天工作時(shí)數(shù) ,保證連續(xù)陰雨天數(shù) 7 天。 蓄電池計(jì)算 蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡單。關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討,近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。下面按以上兩塊分別做分析。所以,設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。根據(jù) 27m/s 的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速,230W 的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為 730N。 上式中, r 是圓環(huán)內(nèi)徑, δ 是 圓環(huán)寬度。 “以前沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)什么、怎么生產(chǎn)、產(chǎn)品達(dá)到什么技術(shù)要求沒有明確規(guī)定。對(duì)于照明領(lǐng)域來說,這是一次不小的革命。從園區(qū)城管部門了解到,今年園區(qū)將改造多處路燈,推廣綠色照明。 為了保證路燈的照度,這批太陽能路燈還安裝了一個(gè)特殊的控制轉(zhuǎn)換器,當(dāng)太陽能發(fā)電不能滿足路燈照明需要時(shí)就會(huì)自動(dòng)切換到普通電源。首期老路燈改造,要把園區(qū) 8 到 10 條主要道路的老式路燈燈頭更換為 LED路燈燈頭,預(yù)計(jì)可節(jié)電三分之二。 27 結(jié) 論 整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié);光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)思想比較科學(xué);抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析,分析比較全面;路燈整體結(jié)構(gòu)簡約而美觀;經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好 。所以,太陽能 LED 照明作為一種方興未艾的戶外照明,展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的前景。但是,太陽能電池光效在逐漸提高,而價(jià)格會(huì)逐漸降低,同樣地市場上 LED 光效在快速地提高,而價(jià)格卻在降低。園區(qū)在亮化工程建設(shè)中,將 盡可能地采用以 LED 為主的節(jié)能型光源和燈具,可比傳統(tǒng)光源節(jié)能約 30%。據(jù)該負(fù)責(zé)人介紹,星港街沿線共要安裝 1500 套太陽能 路燈,部分景觀帶上的照明燈也將使用 太陽能燈 。據(jù)路燈施工方相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,這批路燈頭頂有一塊太陽能板,將光能轉(zhuǎn)換為電能后自動(dòng)存儲(chǔ)在路燈的蓄電池中。 圖 太陽能路燈的總電路圖 26 如圖 所示,下面是本次設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用例子。 ”國家照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)人表示,標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將使 太陽能 LED 產(chǎn)業(yè)提前進(jìn)入規(guī)范化調(diào)試期,引導(dǎo)行業(yè)由無序、無標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),向有序、有標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變, “山寨燈 ”橫行的局面將得以改變。 所以,設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求,只要焊接質(zhì)量能保證,燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。 所以, M = F = 949 = 。燈桿破壞面抵抗矩 W 的計(jì)算點(diǎn) P 到燈桿受到的電池板作用荷 載 F 作用線的距離為 PQ = [5000+( 168+6) /tan16o] Sin16o = 1545mm =。若抗風(fēng)系數(shù)選定為 27m/s(相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng)),根據(jù)非粘性流體力學(xué),電池組件承受的風(fēng)壓只有 365Pa。 在太陽能路燈系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)。在蓄電池充滿情況下,可以連續(xù)工作 7 個(gè)陰雨天,再加上第一個(gè)晚上的工作,蓄電池容量: ( 7+1) = ( AH),選用 2 臺(tái) 12V100AH 的蓄電池就可以滿足要求了。( ) = 在這里,兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為 20 天, 為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù) , 為蓄電池充電效率。、 70176。采用專用電源給 LED 光源供 電時(shí),達(dá)到最大照度的時(shí)間小于 10ms。同樣照明效果 LED 比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%~ 90%。 LED 燈的特點(diǎn) LED 作為半導(dǎo)體光源,其發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,是太陽能路燈最為理想的光源, LED 路燈光源是一款多功能、環(huán)保節(jié)能型路燈光源,適合在各種場合的照明使用 。 ( 2)低壓鈉燈:低壓鈉燈光效高(可達(dá) 200Lm/w),但需逆變器,低壓鈉燈價(jià)格貴,整個(gè)系統(tǒng)造高,采用較少。著重解決了如何對(duì)蓄電池及負(fù)載進(jìn)行有效管理問題,提高了太陽能電池板的使用效率,延長了蓄電池的使用壽命,防止因線路問題而造成的意外事件的發(fā)生。//結(jié)束返回 } 2. 外部 0 中斷響應(yīng)子程序 void servise_TNTO0 interrupt 0 using 1 {if( P3_2) //高電平,認(rèn)為是干擾信號(hào)觸發(fā)中斷 return delay 1( 5000); //10ms 延時(shí) if( P3_2=0) {load_switch_1=LSTOP。開始讀鍵號(hào)F1 鍵F2 鍵在自檢狀態(tài)? 在自檢狀態(tài)?在設(shè)置狀態(tài)?在設(shè)置狀態(tài)?延時(shí) 2sF1 鍵仍按下置設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志調(diào)用設(shè)置子程序 當(dāng)前值 +1延時(shí) 2s ,如該鍵仍按下進(jìn)行自檢狀態(tài)執(zhí)行自檢程序返回Y YY
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