一、概述

隨著環(huán)保意識的增強，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注，與此相對應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)標準之要求，結合太陽能開發(fā)的實際需要，推出了TRM-FD1A太陽能電池組件演示/測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能實驗的各種組件及材料，采用模塊化構成，專為教學演示、學生實踐而設計，使得我們可以開展太陽能領域內(nèi)幾乎所有的基本實驗，可以很好的滿足當前的教學要求。

二、系統(tǒng)特點

  1．新穎性：以前沿技術為導向，與實驗相結合。

  2．開放性：開放式設計，用戶可以利用裝置資源進行二次設計。

  3．實用性：采用準實物設計。

  4. 通過此項的學習可以掌握組件的測試方法與產(chǎn)品特性。

三、設備組成及指標

1．實驗操作臺：操作臺為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，臺面上方有實驗屏及電源箱，可用來放置實驗模塊并提供實驗所需各種電源；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)中價值的部分。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，或推動負載工作。具體參數(shù)如下：

★峰值功率： 5W *2塊=10W；

★功率電壓：17.5V；

★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系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。具體功能如下：

★使用單片機和專用軟件，實現(xiàn)智能控制，自動識別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%;過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命；

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

★具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時，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，負載可以使用感性負載；

★浮充電溫度補償功能；

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

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

★自放電率低；

★使用壽命長；

★深放電能力強；

★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%)；

★輸入輸出隔離設計；

★能快速并行啟動電容、電感負載；

★三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形；

★負載控制風扇冷卻；

★過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護。

6．負載：包括直流負載和交流負載。直流負載包括：LED燈，風機等；交流負載包括：節(jié)能燈和交流電機等。組件可調(diào)電子負載:功率--20W,范圍:0---無限大，用于對組件的負載測試,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)，設定點自動控溫，精度: ±1℃。由測量儀器對組件的狀態(tài)實時測量(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：準確測試組件的太陽輻射強度，環(huán)境溫度，電池組件的溫度，開路電壓、短路電流、功率、功率點電壓、功率點電流和填充因子。

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

★顯示曲線：I-V曲線、P曲線；

★具有光強修正、補償功能；

★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、教學實驗內(nèi)容

  1) 不同角度輻射強度的測量；

  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，效率的計算；

  12) 模擬仿真實驗：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進行充電；

  14) 通過電機和燈泡蓄電池和Gold Cap進行放電；

  15) 建立一個獨立運行的網(wǎng)絡；

通過配套的軟件可完成以下實驗：

  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。