太阳能光伏电池输出特性的理论分析

基于Shockley二极管理论的I-V特性曲线方程,对太阳能光伏电池的输出特性及各参数的影响因素进行了理论分析.结果表明:增加太阳辐射,降低电池温度、串联电阻和二极管反向饱和电流值均可提高光伏电池的输出性能,增大开路电压和短路电流有助于提高其输出功率和效率,且开路电压与输出效率、短路电流与最大输出功率之间分别存在关联性;受气候条件的影响,冷季节效率高,热季节输出功率大,且最大输出功率和效率的大小各自取决于太阳辐射和室外气温.     

太阳能电池板串、并联输出功率特性与应用

用实验方法研究了太阳能电池板串联、并联后的输出功率随负载电阻变化的规律。利用太阳能电池板并联后,对小负载的输出功率增大的特性,使小灯泡亮起来,可作为演示实验开出;应用太阳能电池板并联特性以及光照强度对太阳能电池特性的影响,可研究线性电阻、非线性电阻的伏安特性;这些应用既能达到节能的目的,又可以培养学生分析、解决问题的能力,把实验结论与实际应用有机地结合,为更好地利用太阳能提供参考和借鉴。     

日照强度和内部电阻对太阳能电池光伏性能的影响

在分析太阳能电池等效直流电路的基础上,利用电流-电压特性的函数关系式,建立了太阳能电池的仿真模型,研究了日照强度和内部电阻对电池伏安特性和光伏性能（如短路电流、开路电压、填充因子、输出功率和光电转换效率）的影响.研究结果表明：日照强度和内部串联电阻不仅明显影响了太阳能电池的伏安特性、短路电流和开路电压,而且也明显影响了太阳能电池的输出功率、填充因子和光电转换效率,同时太阳能电池的输出特性具有明显的非线性特征,并且存在一个最大的输出功率点和一个最佳的负载电阻值.     

不同连接方式热电能量采集器的发电性能

为了研究基于塞贝克效应的热电能量采集器的温差发电性能,实现微电子器件的自供电,本文通过实验模拟工业场合热壁的方法研究了某一型号热电模块串联、并联和单模块的输出电压等特性。实验结果表明：三种连接方式下热电模块的开路电压均随冷热端温差增大而增大,开路电压与模块冷热端温差成正比关系。三种连接方式下单个模块、双模块并联、双模块串联分别在负载为8 Ω、4 Ω、17 Ω左右时,负载上可获得最大功率。可见针对不同负载选择适宜的热电模块组合方式可以使得能量采集器具有更高的能量利用率。     

MPPT算法在直流微网功率分配的应用研究

针对传统的直流微网结构中分布电源变流器多采用功率均分的控制策略而不能实现输出功率任意分配的情况,采用了基于MPPT算法与负载电流前馈的智能型升压控制器,实现了太阳能光伏电池板在直流微网系统中输出功率的任意调节。仿真和实验结果表明,与传统的分布电源功率均等输出的控制方法相比,该控制方法可以由分布电源输出任意功率。     

半导体温差发电性能的实验研究

实验测试了单片半导体温差片、双片串联和双片并联温差组件的输出电性能.结果表明:随着热端和冷端的温差增大,三种情况下半导体温差片的输出电流、输出电压和输出功率均增加.两片半导体温差片串联时组件输出电压高于单片输出和两片并联时的输出电压;两片半导体温差片并联时组件输出电流高于单片输出和两片串联时的输出电流;两片半导体温差片串联时组件输出功率高于单片输出和两片并联时的输出功率,约是单片输出的2倍.采用焦距为13.1cm的菲涅尔透镜聚光,当温差片位于离菲涅尔聚光镜面约12cm时,输出电流和输出功率达到最大值.     

太阳能电池板加DC-DC前后负载功率随负载电阻变化规律的实验研究

对由相同型号太阳能电池板、采取不同连接方式构成的电源,在加DC-DC直流电压变换电路前后负载获得功率随负载电阻变化的情况进行了测量。为了形象、直观、方便,利用Origin软件对测量数据进行了处理,得出了负载获得功率随负载电阻变化的曲线,进一步得到了太阳能电池板加DC-DC直流电压变换电路负载获得功率变化的规律。在此基础上,简要介绍了所得规律的一个应用场景。     

太阳能光伏组件伏安特性实验研究

太阳能光伏技术作为可持续利用的新能源技术,已经得到了广泛的关注.实验设计测试了太阳能电池的伏安特性及输出功率特性.实验测试得到了光伏组件串联与并联的伏安特性和输出功率与单片光伏组件的性能具有很好的一致性,可以根据输出电压、电流及功率需要对太阳能光伏组件进行组合.     

用短路法、开路法分析负反馈电路的组态

根据反馈网络从电路输出回路的不同取样电量和在输入回路的不同连接方式,可把交流负反馈电路的组态分为电压串联、电压并联、电流串联和电流并联4种.通过构建电路存在反馈的必要条件和充要条件,可引出令反馈电路的负载和信号源内阻分别短路或开路的方法,用于分析负反馈电路的组态.实例说明,两者互为对偶,物理意义明确,因果关系等价,逻辑概念清晰,通用性强,适用面广,应用灵活.     

有机太阳能电池内部串并联电阻对器件光伏性能的影响

在分析有机太阳能电池等效电路模型的基础上,利用W函数建立了电池伏安特性的显性关系,研究了电池内部串并联电阻对其伏安特性、短路电流、开路电压和填充因子的影响.研究结果表明:电池的短路电流只受其内部串联电阻的影响,而开路电压则只受其内部并联电阻的影响,同时串联电阻的减小和并联电阻的增大都有利于提高电池的填充因子和能量转换效率.这一结论对于有机太阳能电池的制备及其光伏性能的改善具有重要的指导作用.     

光照强度对三种硅太阳能电池特性影响的实验研究

为了充分地利用太阳能,研究了光照强度对三种硅太阳能电池特性的影响。用实验方法对单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池特性与光照强度的关系进行了对比研究,系统分析、比较了三种硅太阳能电池输出功率、开路电压、短路电流、最佳负载电阻、填充因子、最大输出功率、光电转换效率与光照强度的关系。实验结果表明,光照强度对三种硅太阳能电池特性有显著影响且比较复杂。基于本文研究结果,在相关应用中就可以根据具体情况选用合适的硅太阳能电池。     

基于最大输出电流的智能太阳能电源管理电路

为实现跟踪太阳能电池板的最大功率点, 提出一种基于直流鄄直流(DC/ DC: Direct Current-Direct Current)变换器最大输出电流的方法, 并将模糊逻辑控制理论应用于太阳能电源管理电路进行智能化充放电管理。 建立了 DC/ DC 变换器数学模型, 理论证明了基于最大输出电流跟踪太阳能电池板的最大功率点的可行性。 模型采用 STM8L151K4T6 单片机控制 Sepic 变换器电路实现了对 3 W 的小功率太阳能电池板的最大功率点跟踪, 对储能元件蓄电池的恒流恒压充电控制以及过充和过放保护进行控制。 实验结果验证了该设计的合理性和有效性, 实现了太阳能电源管理电路的最优控制。     

非对称热阻对温差发电器性能的影响

为了优化温差发电器的热阻,并提升其性能,研究了温差发电器两端热阻不同时的输出性能变化.利用不同导热系数和厚度的外陶瓷基板,模拟了温差发电器两端热阻,分析了两端热阻相同与不同两种情况下,温差、开路电压、输出功率随热源温度和负载电阻的变化规律.研究结果表明：温差发电器两端热阻相同时,其温差和开路电压随热源温度的增加而增加;两端热阻不同时,其开路电压和最大输出功率随热源温度的增加而增加;随着负载电阻的增加,有效温差也逐渐增加,功率则呈先增加、后减少的趋势;以两端热阻相同时温差发电器的性能数据为基准值,热端采用较小热阻的陶瓷基板更有利于提升温差发电器性能,且在最大输出功率附近性能提升效果更为明显,开路电压、最大输出功率和有效温差最大值分别增加了0.64 V、0.87 W和24.5℃.     

硅基微型同位素电池的电输出理论模型及仿真

通过辐射伏特效应,研究硅基P-N结微型同位素电池的电输出理论模型.根据该模型,用Matlab编写程序模拟尺寸为1 mm×1 mm的硅基微型同位素电池在3.7×107Bq63Ni放射源照射下的电输出,并用该模型仿真硅基微电池的短路电流Isc、开路电压Voc和最大输出功率Pmax与掺杂浓度的关系.仿真结果表明,开路电压随着掺杂浓度的增加而增大,而短路电流则随着掺杂浓度的增大而减小.同时,获得了电池具有最大输出功率密度时的最优化掺杂浓度参数,最大输出功率的P区、N区最优化掺杂浓度值各为1×1020cm-3和1×1015cm-3.     

基于并联逆变器的并联型功率因数校正技术研究

提出了并联于电源与负载之间的并联型功率因数校正技术,采用倍频载波相移SPWM技术的并联逆变器作为主电路结构,降低功率器件的电流等级,提高逆变器的等效开关频率.从电源电压和逆变器直流侧电容电压提取电源电流的指令电流的相位和幅值信息,采用电压外环PI调节电流内环P调节实现电源电流与电源电压同频同相,控制算法简单,鲁棒性好.进行了仿真和实验验证,带线性及非线性负载时功率因数达到0.99,谐波畸变率低,结果证明了并联型PFC的正确性和有效性.     

太阳电池并联电阻对I-V曲线的影响

忽略串联电阻,从太阳电池的I-V特性方程,数值分析并联电阻对I-V特性曲线的影响。正常情况下,并联电阻只影响太阳电池的填充因子,对开路电压和短流电流没有影响,但并联电阻极小时,能减小开路电压。并联电阻较小时,能显著地降低填充因子。从短路电流处的斜率,可以简便地计算太阳电池的并联电阻。     

太阳能电池板转换效率测量

太阳能电池板的转换效率对太阳能的有效利用、评估和测量太阳能发电效率具有重要的意义。采用与太阳光光谱相近的卤钨灯作为光源,研制了基于单片机数字测量的太阳能效率测量平台,利用负载等效电路的电压与电流得到电池板的等效功率;同时使用光功率计获取光源中心不同距离处的光功率,采用积分计算出相应的等效功率,从而获取到太阳能电池板的等效转换效率。实验表明,该测量装置具有反应快,灵敏度高,结构简单的特点,可以满足对太阳能电池板转换效率测试需求。     

太阳电池并联电阻对Ⅰ-Ⅴ曲线的影响

忽略串联电阻,从太阳电池的Ⅰ-Ⅴ特性方程,数值分析并联电阻对Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响.正常情况下,并联电阻只影响太阳电池的填充因子,对开路电压和短流电流没有影响,但并联电阻极小时,能减小开路电压.并联电阻较小时,能显著地降低填充因子.从短路电流处的斜率,可以简便地计算太阳电池的并联电阻.     

一种基于碰撞的压电宽频能量收集装置

研究了一种基于碰撞的压电宽频能量收集装置,从理论上分析了该能量收集装置输出开路电压与悬臂梁尖端位移的关系;利用等效电路,分析了负载输出功率与负载电阻的关系,得出了最大输出功率的负载条件.搭建了一套测量系统,以实现对悬臂梁尖端位移和能量收集装置输出电压的测量,得到了能量收集装置随外界振动频率及振动幅度变化的输出特性曲线,并与单梁结构的能量收集装置结果进行了比较.实验结果表明,相比于单悬臂梁结构,基于碰撞的压电宽频能量收集装置能有效地拓宽工作频率范围,实现了宽频能量的收集.     

叶绿素a,藏花红T双光敏体系光电电池的研究

本文研究了叶素素ａ和藏花红Ｔ组成的光电化学电池，报道了电池的光电特性，发现藏花红Ｔ对电池的开路电压和短路电流有很大影响，较纯粹的叶绿素光电池开路电压增大６￣８倍，短路电流提高２￣３个数量级，光电转换效率达１０＾－３％，分析了光电池光电效应增加的原因。