太陽能光伏照明系統(tǒng)設(shè)計本科畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-02 16:53本頁面
【正文】 伏打效應(yīng)，有效地吸收太陽輻射出的能量，并使之轉(zhuǎn)換成電能。光伏效應(yīng)是指光照射在半導(dǎo)體器件上，產(chǎn)生電子空穴對，使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率率發(fā)生改變，產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象。 如果光線照射在太陽電池上，并且光被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，使之產(chǎn)生電子空穴對。只有P區(qū)產(chǎn)生的電子（少子），N區(qū)產(chǎn)生的空穴（少子）在內(nèi)建電場的作用下發(fā)生漂移運動。這導(dǎo)致在N區(qū)的邊界附近的電子積累的越來越多，P區(qū)積累的空穴越來越多，形成了電勢差，這就是光生伏打效應(yīng)。 太陽能光伏照明系統(tǒng)以太陽能為能源，白天通過太陽電池組件為媒介利用太陽的光能進行發(fā)電，然后儲存在蓄電池里，備晚上的使用，而且無需外接電源，安全可靠，綠色環(huán)保節(jié)能，充電及開關(guān)燈，無需人工操作全自動的工作系統(tǒng)，只要設(shè)定該系統(tǒng)的工作模式就能自動工作。黃昏時分當電池板沒有充電電流超過5分鐘，系統(tǒng)就默認為天黑，控制器啟動將燈點亮，同時開始計時。太陽能光伏系統(tǒng)根據(jù)復(fù)負載是直流還是交流，以及是否與國家電網(wǎng)并網(wǎng)等可以有多種形式。其中，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)又可以分為逆流型，非逆流型，切換型，直、交流型，混合型和地域型等。因為負載的種類，用途的不同，所以系統(tǒng)的構(gòu)成也不同。其工作原理是：如果負載為直流負載，太陽電池發(fā)出的電可直接供直流負載；若為交流負載，太陽電池發(fā)出的電經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電供交流負載使用。 獨立照明系統(tǒng)由于只有太陽電池向負載提供電力，且太陽電池輸出的電能受日照，溫度，氣候等因素的影響，所以當太陽電池發(fā)出的電能不足以供負載使用時就需要蓄電池來為負載提供電能，保證獨立光伏照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當負載為交流負載時，需逆變器將太陽電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電供交流負載使用。 并網(wǎng)光伏照明系統(tǒng) 本文的并網(wǎng)照明偏向于分散式小型的并網(wǎng)照明系統(tǒng)，如某住宅的并網(wǎng)照明系統(tǒng)，某辦公大樓的并網(wǎng)照明系統(tǒng)，某小區(qū)的并網(wǎng)照明系統(tǒng)。大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)很集中，它的主要特點是系統(tǒng)所發(fā)的電能并到國家電網(wǎng)上，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。分散式小型并網(wǎng)照明系統(tǒng)具有許多的優(yōu)越性，容易建設(shè)，投資不大，國家還有相應(yīng)的政策扶持，使分散式小型并網(wǎng)照明系統(tǒng)倍受青睞，發(fā)展迅速，或許在不久的將來成為主流。在這種情況下就誕生了逆潮流型和非逆潮流型兩種。太陽電池輸出的電能受天氣的影響很大，用戶為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，大多會與電力公司電網(wǎng)保持并網(wǎng)運行?，F(xiàn)在的分散式小型光伏照明系統(tǒng)幾乎都采用逆潮流型。作為第四代新光源，在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室內(nèi)照明以及其他各領(lǐng)域的照明和應(yīng)用中得到了有效的利用。目前在研究的還有染料敏化鈉太陽電池，多晶硅薄膜太陽電池以及有機太陽電池。 太陽電池組件的組成具有封裝及內(nèi)部連接，能夠單獨提供直流電輸出，不可分割的最小太陽電池組合裝置，稱之為太陽電池組件。~，但是在實際應(yīng)用中，電壓的需求在幾十伏到幾百伏不等，那么就需要將大量電池片串并聯(lián)起來，這樣極為不方便。 常見的太陽電池組件由前罩（低鐵超白絨面鋼化玻璃），保護膜，上電極與下電極，密封材料，填充材料，后罩（背板PET），框架，接線盒，互聯(lián)條等組成。 太陽電池的工作原理 太陽電池的工作原理就是“光生伏打效應(yīng)”光照射在半導(dǎo)體器件上，產(chǎn)生電子空穴對，使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率率發(fā)生改變，產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象。 如果光線照射在太陽電池上，并且光被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，使之產(chǎn)生電子空穴對。只有P區(qū)產(chǎn)生的電子（少子），N區(qū)產(chǎn)生的空穴（少子）在內(nèi)建電場的作用下發(fā)生漂移運動。這導(dǎo)致在N區(qū)的邊界附近的電子積累的越來越多，P區(qū)積累的空穴越來越多，形成了電勢差。蓄電池的作用是將太陽電池所發(fā)出的直流電儲存起來，在太陽電池的輸出不足時，蓄電池將儲存的電能供負載使用。目前光伏系統(tǒng)中最常用的蓄電池就是鉛酸蓄電池。 鉛酸蓄電池的工作與原理由于太陽能光伏照明系統(tǒng)幾乎都是采用的是鉛酸蓄電池，所以這里只對鉛酸蓄電池進行分析。在理想條件下，充電過程兩電極上的硫酸鉛和水分別可恢復(fù)為原來的物質(zhì)。充電時，在正、負極板上的硫酸鉛會被分解還原成硫酸、鉛和氧化鉛，同時在負極板上產(chǎn)生氫氣，正極板產(chǎn)生氧氣。當正、負極板上的硫酸鉛都被還原成原來的活性物質(zhì)時，充電就結(jié)束了。化學(xué)反應(yīng)過程如下： PbSO4 +2H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb 蓄電池對外電路輸出電能時叫做放電。 化學(xué)反應(yīng)過程如下： PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O 從以上的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng)，生成硫酸鉛，在電化學(xué)上把這種反應(yīng)叫做“雙硫酸鹽化反應(yīng)”。在蓄電池充電過程中，正、負極疏松細密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會重新還原成二氧化鉛和金屬鉛，蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。 在太陽能光伏系統(tǒng)中控制器是用于太陽能光伏系統(tǒng)中，控制一路或者多路太陽電池對蓄電池充電以及蓄電池給逆變器或者負載供電（即放點）的自動設(shè)備。控制器可以由相對簡單的比較電路組成，也可以由單片機或者DSP處理器來控制，但不管控制器由什么組成，其基本原理都相同。
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