室内光伏系统设计方案.doc

室内光伏发电系统实验室平台设计方案设计综述本系统的设计是基于项目不均匀光照环境下光伏发电系统的关键技术研究，通过实验环境的搭建，我们拟研究以下主要问题：1、 光伏发电系统在遮光条件下最佳PV结构的研究。2、 光伏发电系统在遮光环境下MPP跟踪方法的研究。3、 基于互联网的远程监测，采集光伏系统的运行数据，分析太阳能资源的利用率和光伏系统的运行性能。为了完成以上问题的研究，我们拟建立一个容量为300w的室内独立光伏发电系统，不涉及并网技术。系统有可控的人工模拟太阳光源，所发电能可储存于蓄电池，也可用于直交流负载的消耗。在遮光条件下最佳PV结构的研究中，我们提出了用光伏整列与直流变换器的集成结构代替传统并联旁路二极管，为了比较两种方案的性能优劣，除实验组外，我们还需要设置对照组。对照组是传统的旁路二极管的PV结构，实验组是光伏阵列与直流变换器的集成结构的PV结构，我们将通过具体的实验，来验证我们的新方案是否具有更好的性能。系统的构成1、 电池板：一种内置有旁路二极管，一种无旁路二极管2、 金卤灯/卤素灯3、 负载：交流负载/直流负载4、 蓄电池5、 充放电控制器6、 逆变器7、 配电箱8、 电力电子装置：电容、电感、电阻、IGBT、二极管、三极管9、 单片机/DSP/信号发生器10、 测量仪器：光谱仪、照度计、万用表、功率表、功率因数表、示波器11、 电池板支架、灯架12、 电烙铁、工具箱、电路板13、 风扇/空调14、 其他补充（待定）系统选型1、 电池板为了研究不同的电池板拓扑结构对于PV系统性能的影响，我们选择6块50w的电池板，这样可以有四种不同的串并联的结构，具体的技术参数详见下表品牌型号输出功率工作电压工作电流开路电压短路电流转化效率外形尺寸参考重量金华东球DSP50D50W17.5V2.86A21.6V3.56A13.46%850*550*35mm7.8kg台湾茂迪HNT50/18M50W18V2.87A21.6V3.16A16.5%600*670*28mm5kg夏普SL50-1250W18V2.86A21.24V3.14A805*535*35mm5.5kg 2、 光源光源功率和数量的计算我们初步选择金卤灯作为太阳光模拟光源。1000W/m2是测量太阳能电池板的标准辐照度，为了尽可能的模拟太阳光，我们希望所选择的光源的辐射照度尽量接近这个值。根据张艳玲提出的南方气候条件下光照度和辐照度在晴朗条件下的换算关系 E=0.0137L+0.5837其中E表示辐射照度，L表示照度，普通金卤灯的光效约为75IM/W，而300W的光伏系统太阳能电池板的数据约为3m2，所以当E=1000W/m2，L=(1000-0.5837)/0.013772590lux，所需的金卤灯的功率可估值为72590*3/752918，我们取近似值，则太阳能模拟光源的总功率为3000W。考虑到共有六块太阳能电池板，我们每块电池板对应2个金卤灯，共需要12块250W的金卤灯作为光源。可选品牌有雷士、欧司朗、飞利浦。3、负载共可接三类负载，总功率不能超过200W.1) 电阻型负载：白炽灯、加热器。2) 电感性负载：电动机、电冰箱、水泵。3) 荧光灯、电视机、水泵。4、 蓄电池蓄电池容量设计：1) 蓄电池一天的净容量负载功率/负载电压日工作小时数2) 蓄电池一天容量电池一天净容量/放电深度（一般选择80%）3) 蓄电池总容量蓄电池一天容量（连续阴雨天数）负载功率为200W，负载电压为220V，日工作小时数设为8h，根据重庆气象局公布的数据，9、10月的月平均雨日多达1418天，为了使设计留有裕度，我们将最多连续阴雨天数设为20天蓄电池一天的净容量=200/220*87.27Ah蓄电池一天的容量=7.27/0.89.09Ah蓄电池总容量=9.09*20=181.8Ah所以选择两个额定功率为12V，容量为200ah的铅酸蓄电池串联，可供选择的型号为厂家型号类型额定功率容量价格风帆风帆N200铅酸蓄电池12V200Ah960元/只沈阳松下LC-X06200TT铅酸蓄电池12V200Ah1073元/只东洋TOYO.6GFMJ200 铅酸蓄电池12V200Ah1330元/只5、 充放电控制器市面上有多种小公司在经营此类产品，可以考虑在重庆本地购买，电压需要与蓄电池相匹配，能够自动切换12V/24V，也可根据电路要求自行设计。6、 逆变器逆变器功率负载功率/效率（一般按照70%计算），往大功率靠近选择产品。如180w的就选择200w的。逆变器功率=200/0.7285.7W，所以逆变器的功率选为300W，可供选择的型号为厂家型号输入电压输出电压额定功率最大功率最大峰值功率价格纽福克斯7875N1115V DC220V/50Hz240W300W600W109元威德盛VM300B11-15V DC200-240V/ (50-60Hz)300W400W600W159元威德盛VM300B22-25V DC200-240V/ (50-60Hz)300W400W600W238元7、 配电箱在安装的过程中，根据具体的环境自行设计8、 电力电子装置根据MATLAB仿真的结果再确定所需元器件的型号和数量。9、 单片机/DSP/信号发生器单片机/DSP/信号发生器可以给IGBT触发脉冲，并且在MPPT过程中也要用到单片机/DSP，具体的型号当控制电路搭建完成后再确定。10、 测量仪器：光谱仪、照度计、万用表、功率表、功率因数表、示波器以上仪表为实验过程中需用到的测量光信号和电信号的主要仪器。11、电池板支架、灯架电池板的支架根据电池板的大小具体订做，要求可以调节电池板