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发布时间:2022-08-09 08:19:55
在***经济不断发展以及科学技术飞速提升的影响下,整个社会对能源的需求量也在连年上升。尽管在未来一段时间之内矿物燃料仍然不可能退出能源市场,但是人们已经开始关注再生资源的开发和利用,并且当前已经针对太阳能、核能、地热能以及风能等资源的开发和利用展开了一系列的探索活动,再生资源在世界能源结构中所占比例不断增加。太阳能比其他新能源成本低,而且具有绿色无污染的优势,因此是一种非常理想的新能源。
随着新世纪的到来,太阳能光伏产业的发展很快,太阳能以可以储存的形式出现,极大地满足了人们的生活需求,陆续出现了太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能地暖等。
Dataquest 的调查统计结果显示,研究太阳能电池应用的***已经达到 136 个,而且有将近一百个***正在从事大规模太阳能电池的研发工作。太阳能电池板正作为一门新兴产业,正在高速发展。
交流发电系统可以由太阳能电池板,蓄电池,控制器和逆变器等组成。白天有阳光的时候,可以用电池板配上控制器给蓄电池充电,晚上就直接用蓄电池给电器供电。
这样的话,建议用一块 80W 的电池板,一个12V20AH 的蓄电池 ( 当地购买),12V5A 的控制器和300W 的逆变器就可以了。充满电的情况下,可以供 4 个20W 的灯使用 5 个小时以上,一般人家也够用了。如果不够的话,可以加一块或几块电池板。
这种小系统很适合缺电或少电地区,比如林区、山区,或者野外工作(养蜂)等使用。成本不高,携带也方便,可以根据需要调整系统,完全可以满足日常用电。
太阳能电池的 I-V 特性
基本上,太阳能电池包括一个 p-n 接点,光能(光子)在此使得电子和空穴重新组合,从而产生电流。由于 p-n 接点的特性类似于二极管,因此我们通常将图
电流源 IPH 生成的电流与太阳能电池接收的光照量成正比。在不接负载时,几乎所有生成的电流都流经二极管 D ,其正向电压决定着太阳能电池的开路电压 (VOC) 。 VOC 因不同类型太阳能电池的具体特性而有所差异。但对大多数硅电池来说, VOC 值都在 0.5V ~ 0.6V 之间,这也是 p-n 接点二极管的正常正向电压范围。
并行电阻 (RP) 表示实际电池发生的较小漏电流,而 Rs 则表示连接损耗。随着负载电流的增加,太阳能电池生成的电流会有更多一部分偏离二极管而进入负载。对大多数负载电流值来说,这对输出电压仅产生很小的影响。
太阳能电池的输出随着二极管的 I-V 特性不同而略有变化,且串联电阻 (RS) 也会造成较小的压降,但输出电压基本保持为常量。不过,在某一时刻,通过内部二极管的电流会非常小,导致偏置不足,这样二极管上的电压会随负载电流的上升而快速下降。后,当所有生成的电流都流经负载而不通过二极管时,输出电压为零。这种电流称作太阳能电池的短路电流 (ISC) ,它与 VOC 都是决定电池工作性能的主要参数,因此,我们将太阳能电池视为 “ 电流有限的 ” 电源。当输出电流增加时,输出电压会下降,后降为零,这时负载电流为短路电流。
优化电池充电器设计,以从太阳能电池板获得大电力
假定 MOSFET Q1 上的压降为 300mV ,那么每个单元上的压降将等于 436mV ,这将化太阳能电池板的功率输出。如果 VOUT 大于 4.5V ,那么 DPPM 不起作用,太阳能电池板将远离其 MPP 。不过,只有系统和电池充电器所需的电力小于太阳能电池板的供电量时,才会发生上述情况。这时,效率降低并不会很重要。图 3 显示出,输出功率接近 MPP 时,其曲线比较平坦,随后会急剧下降,因此我们将 VDPPM 设得略高一些,而不要设得略低,这将尽可能降低因工作电压设置不当而对输出功率产生不良影响。假如即便电池充电电流降至零时,太阳能电池板可用的电力也不足以给系统供电的话,那么 MOSFET Q 2 将完全打开, VOUT 刚好降至电池电压 VBAT 值以下,且电池可提供太阳能电池板所不能提供的电流。
如充电器工作于 DPPM 中时,内部安全定时器会自动扩展。这样,在低光照或无光照等特殊工作条件下,电池充电会非常慢,抑或电池会处于放电模式。我们几乎不可能就所有应用设置适当的充电安全定时器,否则就可能导致安全定时器出错,因此我们可通过禁用安全定时器来解决相关问题。
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