太阳能光伏发电原理与应用实验报告

1、太阳能光伏发电原理与应用实验报告课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子 01学生学号：10学生姓名：胡超学生成绩：指导教师：刘国华课题工作时间：2015.6.1至 201564实验一、太阳辐射能的测量F表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记录一次）的太阳辐射强度:太阳辐射监测系统时间瞬时值累计值总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06538113436411120.0310.0140.0160.0030.00910:0840410529832770.0560.0130.0450.0040.0121

2、0:1044999347312680.0490.0130.0370.0040.00910:1241697304332460.0560.0120.0430.0040.03310:14645118525493470.0560.0120.0420.0040.03310:1619810557241050.0770.0140.0620.0060.04010:18549107425423260.0250.0130.0070.0030.01210:20610111485453290.0660.0130.0510.0050.03910:22631108513503040.0760.0130.0610.0060

3、.03910:24619108493452840.0760.0130.0620.0060.03610:26465103310391940.0750.0130.0590.0060.03410:28653109402472640.0670.0130.0430.0050.02710:30690111337482630.0790.0130.0460.0060.03210:32693113318472490.0830.0130.0420.0060.03110:34653115214482190.0820.0140.0350.0060.02910:36713118176531450.0610.0130.0

4、180.0050.02110:385751119244890.0870.0140.0200.0060.01510:407171155344900.0800.0140.0090.0060.010根据表格数据用MATLA分别作出各辐射瞬时值、累计值与时间的关系曲线如下:分析：由两个图像均可知总辐射散射辐射 +直接辐射，总辐射与净辐射与 反射辐射之和有一定差值，差值应是有效辐射，某时刻辐射累计值=120秒X （此 时刻辐射瞬时值+上一时刻辐射瞬时值）/2.由于天气原因，仪器误差以及人为所 致误差，致使实验数据不是很理想，太阳辐射值的采集应选择天气较好， 阳光明 媚的日子。结论：总辐射散射辐射+直接辐

5、射，总辐射与净全辐射和反射辐射之和的 差值为地面的有效辐射。实验二：太阳能电池基本特性的测量1下表为无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的I-U特性U1 (v)0.50.7511.251.51.7522.252.52.75U2 (mv)7.513.722.132.847.567.192.7127.3174236I (卩 A)7.513.722.132.847.567.192.7127.3174236ln(I)-11.8-11.19-10.72 -10.33-9.95-9.61-9.29-8.97-8.65-8.35根据表格由MATLAB作出in I山曲线，拟合成直线如下2.下表为太阳能电池在光

6、照时改变阻值电压随电流变化阻值kQ1008060402010864210.80.40.2电压u(v)4.63 4.6254.6174.6074.5814.5314.5034.4534.3543.9712.8632.3941.2250.615电流 l(mA)0.0460.0580.0770.1150.2290.4530.5630.7421.0891.9862.8632.9933.0633.075功率P(mw)0.2140.2670.3550.5311.0492.0532.5353.3054.7397.8848.1977.1643.7521.891根据上表数据应用MATLA分别作出电流随电压变化曲

7、线、电阻功率随电流变化曲线如下:丫:拟合后直线y： 原始曲线lnl-u 1 图-8-8.5-9-9.5-10-10.5-11-11.50.52.5An1.5电阻两端电压u1(V)分析：由图像可知lnl与电压呈线性变化，斜率为1.4798即3=1.479,由两线重合点(2.25,-8.97)带入公式 lnl = 3u l n I0 算出 In I0 =-11.9296,即 1。=6.592 叭分析：由lU曲线得知电流随电压的增加而减小，斜率逐渐变大即减小速率 变大两截距得出短路电流lsc=3.15mA,uc=4.65V,由PR曲线得出最初功率随阻 值增加而变大达到峰值后，再根据电阻增加而减小，可

8、知最大输出功率Pm =8.2mw,对应的电阻值R=4.1kQ,计算太阳能电池重要参数填充因子FF=Pm/ ( IscUoc)=8.2mw/(3.15mA X 4.65V)=0.56结论：电流随电压增大而减小，而减小的速率在增大，功率随阻值的增加先增大后减小，期间有一峰值。3.太阳能电池短路电流Isc和开路电压Uoc与相对光强J/J0的关系J(m w)1.0581.1731.2741.41.5371.6551.72411.0751.1921.2951.4221.5621.6821.7523.23.64.14.75.56.689.8Uoc(V)4.3734.454.544.624.74.774.8

9、64.94由表中数据应用MATLAB分别作出短路电流Isc与相对光强J/J。的 曲线，开路电压Uoc与相对光强J/J。的曲线如下：分析：由lscJ/J。曲线图像可知：短路电流随相对光强的增加即 光强的增加，逐渐增加，且增加速率也逐渐变大。由UocJ/J。曲线图像可知：开路电流随相对光强的增加即光强的增加，且变化几乎成线性。结论：光照越强，太阳能电池产生的电压越大，进而导致电路中 电流变大。实验三：太阳能光伏发电系统实验由实验测得数据如下：太阳能正极输入电压u=13.54v;蓄电池输入u=11.67;交流输出u = 107.5v实验四：太阳能电池综合特性的测量1.太阳能电池暗特性测试在无光照条件

10、下在太阳能电池加-30V30V偏压，测试太阳能电 池两端的电压和通过太阳能电池的电流数值记录于下表U(V)-30-27-24-21-18-15-12-9-6-30u(V)-29.2-26.4-23.5-20.6-17.8-14.8-11.9-8.9-6-30I(mA)-0.83-0.65-0.5-0.36-0.26-0.17-0.12-0.07-0.04-0.010U(V)036912151821242730u(V)02.63.63.94.14.24.24.34.44.44.5I(mA)00.382.415.177.9210.8113.7213.7216.5619.5925.5根据上表数据应用

11、 MATLAB分别作出-30V30V偏压下的IV特性曲线，只在正向偏压下的IV特性曲线如下：分析：根据两张曲线图，得知电流值随电压的增加而升高，且增加速率随电 压的增加而增加，即电阻在减小，正偏电压下比反偏电压增加的更快。结论：太阳能电池的暗电阻在反偏电压下很大，且变化缓慢，而在正偏电 压下较小，且减小的较快。2.太阳能电池光照特性测试不加滤波片，有光照最强下，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表：阻值 (k Q)12345678910u(V)0.951.752.422.973.243.453.523.553.583.6I(mA)0.940.870.80.740.650.570.50.440.

12、390.35根据上表数据应用MATLAB作太阳能光照时IV特性曲线如下分析：由IV特性曲线可知电压在增加时，电流减小，且减小速率在增加。然 而电阻变大时，其两端电压增加，电流减小，电阻呈线性变化，其曲线应是一条 斜率不变的直线，而现在斜率变大，证明此时太阳能电池光电阻值随电压的增加 而增加的结论：太阳能电池的光电阻随所加电压增加而减小，成反比。3不加滤波片，有较低光照，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表:阻值(k Q)12345678910u(V)0.641.221.752.232.723.063.333.343.473.5I(mA) 0.630.60.580.550.530.510.460

13、.430.380.34根据上表数据结合2最强光照下的数据应用 MATLAB作两条VR曲线于一图如下：分析：由两条曲线均可知对电阻增加，负载两端的电压是增加的，线性增加 的电阻，其电压并不是线性增大，而是变缓增加，可知太阳能电池内电阻也在负 载增加的同时增加，而不同光强下的太阳能电池增加的速率也不同，光照越强， 斜率逐渐减小的越快，增加速率减小的越快，即太阳能电池的电阻增加速率增加 越快。结论：光照越强，太阳能电池的增大速率越快。4加滤波片（577nm），光照最强时，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表:电阻(k Q)12345678910u(V)0.410.741.011.241.421.591.721.861.982.1I(mA) 0.410.370.330.30.280.260.240.230.210.2根据上表数据应用MATLAB作出lV特性曲线如下:分析：由以上曲线可知：仅使单色光照射时，电流值随电压变化成线性，电阻保持不变，负载在保持线性变化，可知太阳能电池电阻也在随电压成线性变化结论：单色光照射时，太阳能电池随电压变化成线性。5数据采集部分电脑操作采集的电流电压的数据如下表电压（V）2.7342.7452.7272.6992.7052.7132.6522.6182.5862.6412.579电流（mA）0.02