太阳能光伏发电系统原理与应用技术习题答案-solarbe文库

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热斑效应在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件将被当做负载消耗其他被光照的太阳能电池组件所产生的部分能量或所有能量，被遮挡的太阳能电池组件此时将会发热，这就是热板效应。热斑效应的防护串联回路，需要在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管 Db ，以避免串联回路中光照组件所产生的能量被遮蔽的组件所消耗。并联支路，需要串联一只防反二极管 Ds ，以避免并联回路中光照组件所产生的能量被遮蔽的组件所吸收，串联二极管在独立光伏发电系统中可同时起到防止蓄电池在夜间反充电的功能。太阳高度角太阳中心直射到地面的光线与当地水平面间夹角 h ，表示太阳的高度。太阳方位角太阳光线在地平面上的投影与当地子午线正南方的夹角，向西为正，向东为负，变化范围 180 ；它表示太阳的方位，决定太阳光的入射方向。大气质量 m 太阳光线通过大气的实际距离与大气的垂直厚度之比，它是一个无量纲的量，用 m 表示。峰值日照时数是指将当地的太阳辐射量，折算成标准测试条件（辐照度 1000W/m2 ）下的时数。p-n 结 n 型半导体和 p 型半导体紧密接触，在交界处 n 区中电子浓度高，要向 p 区扩散，在 n 区一侧就形成一个正电荷的区域；同样， p 区中空穴浓度高，要向 n 区扩散， p 区一侧就形成一个负电荷的区域。这个 n 区和 p 区交界面两侧的正、负电荷薄层区域称为“空间电荷区” ，即 p-n 结。光伏效应 p-n 结及两边产生的光生载流子就被内建电场所分离，在 p 区聚集光生空穴，在 n 区聚集光生电子，使 p区带正电， n 区带负电，在 p-n 结两边产生光生电动势。上述过程通常称作光生伏特效应或光伏效应。开路电压受光照的太阳电池处于开路状态，光生载流子只能积累于 p-n 结两侧产生光生电动势，这时在太阳电池两端测得的电势差叫做开路电压短路电流把太阳电池从外部短路测得的最大电流，称为短路电流，用符号 Isc 表示。填充因子（ FF）表征太阳电池性能优劣的一个重要参数，它是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比太阳电池的结构 ; 太阳电池是由 p-n 结构成的其上表面有栅线形状的上电极，背面为背电极，在太阳电池表面通常还镀有一层减反射膜（增加光的吸收率）。测试条件 ;光谱辐照度 1000W/m2 ；大气质量为 AM1.5 时的光谱分布；电池温度 25 ℃。在该条件下，太阳电池（组件）输出的最大功率称为峰值功率。最大功率点跟踪型控制器的原理是将太阳能电池方阵的电压和电流检测后相乘得到的功率，判断太阳能电池方阵此时的输出功率是否达到最大，若不在最大功率点运行，则调整脉冲宽度、调制输出占空比、改变充电电流，再次进行实时采样，并做出是否改变占空比的判断。最大功率跟踪型控制器的作用通过直流变换电路和寻优跟踪控制程序，无论太阳辐照度、温度和负载特性如何变化，始终使太阳能电池方阵工作在最大功率点附近，充分发挥太阳能电池方阵的效能，这种方法被称为 “最大功率点跟踪” ，即 MPPT Maximum Power Point Tracking 。同时，采用 PWM 调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高充电效率。最大功率跟踪型方法干扰观测法，原理每隔一定的时间增加或者减少电压，并观测其后的功率变化方向，来决定下一步的控制信号。优点 ①模块化控制回路； ②跟踪方法简单，实现容易；③对传感器精度要求不高。缺点 ①响应速度很慢，只适用于那些光照强度变化非常缓慢的场合。 ②稳态情况下，这种算法会导致光伏阵列的实际工作点在最大功率点附近小幅振荡，只能在光伏阵列最大功率点附近振荡运行，导致一定功率损失。③跟踪步长对跟踪精度和响应速度无法兼顾。光照发生快速变化时，跟踪算法可能会失效，判断得到错误的跟踪方向。电导增量法优点电导增量法控制精确，响应速度比较快，适用于大气条件变化较快的场合。缺点对硬件的要求特别是传感器的精度要求比较高，系统各个部分响应速度都要求比较快，因而整个系统的硬件造价也会比较高。铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池由两组极板插入稀硫酸溶液中构成。电极在完成充电后，正极板为二氧化铅，负极板为海绵状铅。放电后，在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅，充电后又恢复为原来物质。放电过程 PbO2 2H2SO4 Pb → PbSO42H2OPbSO4 充电过程 PbO2 2H2SO4 Pb ← PbSO42H2OPbSO4 总反应 PbO22H2SO4Pb ≒ 2PbSO42H2O