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一、概述

隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，太陽能作為新能源行業(yè)的重要分支，越來越受到人類的關(guān)注，與此相對應(yīng)的科教普及及下一代專業(yè)人才的培養(yǎng)也將成為重中之重。我公司針對目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之要求，結(jié)合太陽能開發(fā)的實(shí)際需要，推出了TRM-FD1A太陽能電池組件演示/測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能實(shí)驗(yàn)的各種組件及材料，采用模塊化構(gòu)成，專為教學(xué)演示、學(xué)生實(shí)踐而設(shè)計(jì)，使得我們可以開展太陽能領(lǐng)域內(nèi)幾乎所有的基本實(shí)驗(yàn)，可以很好的滿足當(dāng)前的教學(xué)要求。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

  1．新穎性：以前沿技術(shù)為導(dǎo)向，與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

  2．開放性：開放式設(shè)計(jì)，用戶可以利用裝置資源進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。

  3．實(shí)用性：采用準(zhǔn)實(shí)物設(shè)計(jì)。

  4. 通過此項(xiàng)的學(xué)習(xí)可以掌握組件的測試方法與產(chǎn)品特性。

三、設(shè)備組成及指標(biāo)

1．實(shí)驗(yàn)操作臺：操作臺為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，臺面上方有實(shí)驗(yàn)屏及電源箱，可用來放置實(shí)驗(yàn)?zāi)K并提供實(shí)驗(yàn)所需各種電源；臺面下有抽屜和柜門，可用來放置工具、模塊等。

2．太陽能電池組：太陽能電池組是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。具體參數(shù)如下：

★峰值功率： 5W *2塊=10W；

★最大功率電壓：17.5V；

★最大功率電流：1.95A；

★開路電壓：22V；

★短路電流：2.2A；

★安裝尺寸：222×180×18mm。

3．太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。具體功能如下：

★使用單片機(jī)和專用軟件，實(shí)現(xiàn)智能控制，自動(dòng)識別24V系統(tǒng)；

★采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式有利于提高蓄電池壽命；

★多種保護(hù)功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護(hù)、太陽能電池組件短路保護(hù)，具有自動(dòng)恢的輸出過流保護(hù)功能，輸出短路保護(hù)功能；

★具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時(shí)，通用控制等模式。具有直流輸出或0.5Hz頻閃輸出2種輸出選擇，頻閃輸出特別適用于LED交通警示燈等。在頻閃輸出模式，負(fù)載可以使用感性負(fù)載；

★浮充電溫度補(bǔ)償功能；

★使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置，一鍵式操作即可完成所有設(shè)置，方便直觀。

4．蓄電池：一般為固體電池，其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。具有如下特點(diǎn)：

★自放電率低；

★使用壽命長；

★深放電能力強(qiáng)；

★充電效率高；

★工作溫度范圍寬。

5．離網(wǎng)逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。為正弦波逆變器，具體功能參數(shù)如下：

★尺寸：200×420×400㎜；

★純正弦波輸出(失真率<4%)；

★輸入輸出完全隔離設(shè)計(jì)；

★能快速并行啟動(dòng)電容、電感負(fù)載；

★三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負(fù)載水準(zhǔn)和故障情形；

★負(fù)載控制風(fēng)扇冷卻；

★過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護(hù)。

6．負(fù)載：包括直流負(fù)載和交流負(fù)載。直流負(fù)載包括：LED燈，風(fēng)機(jī)等；交流負(fù)載包括：節(jié)能燈和交流電機(jī)等。組件可調(diào)電子負(fù)載:功率--20W,范圍:0---無限大，用于對組件的負(fù)載測試,形成I/V曲線圖：

7．人工光源：模擬太陽發(fā)出500W的直射光，光譜范圍：(300納米-----3000納米)，光強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)（0---500W），照射角度兩維方向（左右：0---360度，上下0---90度）連續(xù)可調(diào)電壓：220伏，功率：500瓦。

8. 太陽能電池組件的溫度特性測試:在被測組件背面裝有恒溫裝置，保證組件表面溫度均勻。溫度在(環(huán)溫----80度)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)控溫，精度: ±1℃。由測量儀器對組件的狀態(tài)實(shí)時(shí)測量(溫度，電壓，電流，功率等參數(shù))，可形成溫度特性曲線圖。

9．測試儀器：準(zhǔn)確測試組件的太陽輻射強(qiáng)度，環(huán)境溫度，電池組件的溫度，開路電壓、短路電流、最大功率、最大功率點(diǎn)電壓、最大功率點(diǎn)電流和填充因子。

★測試數(shù)據(jù)：Isc、Voc 、Ipm、Vpm、Pm、FF、Eff；

★顯示曲線：I-V曲線、P曲線；

★具有光強(qiáng)修正、補(bǔ)償功能；

★具有數(shù)據(jù)、曲線存儲、打印及測試數(shù)據(jù)分析功能；

★Windows操作系統(tǒng)。

四、教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

  1) 不同角度輻射強(qiáng)度的測量；

  2) 太陽能電池作為能源轉(zhuǎn)換器；

  3) 太陽能電池作為能量轉(zhuǎn)換器/二極管；

  4) 不同遮蔽條件下太陽能電池的開路電壓；

  5) 不同遮蔽條件下太陽能電池的短路電流；

  6) 不同的輻照度下太陽能電池的開路電壓和短路電流；

  7) 不同入射角度下太陽能電池的短路電流；

  8) 太陽能電池的組合電路；

  9) 不同遮蔽條件下太陽能電池并聯(lián)；

  10) 不同輻射強(qiáng)度下的太陽能電池的伏安特性曲線

  11) 太陽能電池的特征曲線（U/P），MPP，效率的計(jì)算；

  12) 模擬仿真實(shí)驗(yàn)：模擬一天從日出到日落環(huán)境下太陽能電池的工作情況；

  13) 通過太陽能電池對蓄電池和Gold Cap進(jìn)行充電；

  14) 通過電機(jī)和燈泡蓄電池和Gold Cap進(jìn)行放電；

  15) 建立一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)；

通過配套的軟件可完成以下實(shí)驗(yàn)：

  1)PC測量值記錄: 太陽能電池的伏安特性曲線記錄；

  2) PC測量值記錄: 直流電和交流電的轉(zhuǎn)換；

  3) PC測量值記錄: GoldCap電容器/蓄電池的充電和放電。

  4) 電池組件的溫度特性測試，畫出溫度特性曲線。