在固定电压的直流光伏发电系统中,光伏组件和什么在什么的控制下,输出单一固?
1.光伏发电的类别
光伏发电一般按照与电力系统的关系分类,可以分为独立光伏发电和并网光伏发电。独立光伏发电不与电力系统连接在一起,独立于整个系统,发出的直流、交流电直接供给负载。而并网光伏发电则像发电站一样,可以向电网输送有功、无功的电能。
2. 独立光伏发电的基本原理
独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载(直流负载和交流负载)组成。因为太阳能电池产生的电能为直流,但是由于光照强度实时变化,太阳能电池输出的电压也不稳定,这时也需要蓄电池来起到一个滤波的作用,将太阳能电池产生的电压稳定在蓄电池的电压值上,在另外一种意义上,用蓄电池也有储能的作用,可以将过剩的电能储存起来供在光照强度较低的时候使用。如果是直流负载就可以直接接在蓄电池上工作,如果是交流负载,那么需要经过逆变器的DC-AC 变换,将直流电变成交流电,供给交流负载。
3.并网光伏发电的基本原理
独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载组成。因为需要将光伏发出来的电回馈给电网,这就需要将直流电转换为电网要求的220V、50HZ 的交流电,并且在相同相位的情况下并网,像电网供电。
无论是独立光伏发电系统还是并网光伏发电系统,逆变系统对于交流负载和并网发电都是必不可少的,接下来我们主要就光伏分布发电中的逆变系统的相关设计进行研究。
4. 光伏发电逆变系统设计
4.1 光伏发电逆变系统的组成
光伏发电系统主要由太阳能电池、主回路、控制电路和负载组成。主回路主要包括DC/DC 电路、DC/AC 电路、滤波器组件。下面主要对于主回路部分的设计做介绍,其中包括主回路的拓扑结构进行分析,介绍一下全桥逆变电路的工作原理以及逆变器模块的选型,以及相关保护的设计。
4.2 光伏发电逆变系统的拓扑结构
通常单相电压型逆变器主要分为推挽式、半桥和全桥逆变电路三种。这三种方式根据其不同的特点应用于不同的场合。
推挽式逆变电路的电路结构比较简单,如图3-1 所示。其上电路只需要两个晶闸管,基极驱动电路不需要隔离,驱动电路比较简单,但是晶闸管需要承受2 倍的线路峰值电压,所以适合于低输入电压的场合应用。
同时变压器存在偏磁现象,初级绕组有中心抽头,流过的电流有效值和铜耗较大,初级绕阻两部分应紧密藕合,绕制工艺复杂。因为推挽式逆变电路对于晶闸管的耐压要求比较高,不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。
相比于推挽式逆变电路,单相半桥式逆变电路中所使用的晶闸管的耐压要求就相对较低,不会有线电压峰值2 倍这么多,绝对不会超过线电压峰值。其逆变出来的波形也相对推挽式比较接近于正弦波,所以滤波的要求也相对较低。由于晶闸管的饱和压降减小到了最小,所以不是最重要的影响因素之一。但是由于半桥式逆变电路的结构决定其集电极电流在晶闸管导通时会增加一倍,使得在晶闸管选型的过程中,要考虑大电流、承受高压的情况,就难免会因为其价格昂贵,所以不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。
全桥式逆变电路就是介于推挽式和半桥式之间,兼顾其各自优点的一种逆变电路。其既有推挽式电路的电流性质,也有半桥式电路的电压性质,其结构详见图3-3 所示。全桥式电路可以使得晶闸管期间达到最大输出功率,而且其逆变出来的波形更加接近于正弦波。所以,这次这次光伏发电的逆变系统主回路选用了全桥式逆变电路。
其中VT1-VT4 为晶闸管,VD1-VD4 为四个反向并联的二极管。下面详细介绍一下全桥逆变电路的工作原理。
4.3 全桥逆变电路的工作原理
首先,VT1 和VT4 是一对同时开关的晶闸管,VT2 和VT3 是另外一对同时开关的晶闸管,VT1、VT4,VT2、VT3各受两路控制电压的控制。首先,VT2、VT3 的控制电压为负值,那么VT2、VT3 关断,处于截止状态。VT1、VT4 的的控制电压为正值,那么VT1、VT4 导通,电流流通路径如图3-4 所示。如果忽略晶闸管自身的压降,那么输出电压就等于Uout=EN2/N1.
然后,VT1、VT4 关断,四个功率开关都处于截止状态。
第三个时刻,VT1、VT4 的控制电压为负值,那么VT1、VT4 关断,处于截止状态。VT2、VT3 的的控制电压为正值,那么VT2、VT3 导通,电流流通路径如图3-5 所示。如果忽略晶闸管自身的压降,那么输出电压就等于Uout=-EN2/N1.
最后,VT2、VT3 关断,四个功率开关都处于截止状态。
这就是一个周期内,晶闸管的开关变化情况。按照这种工作方式,则可以获得交变的电压。
4.4 逆变器的设计
逆变器组件的设计根据某地的用户载荷分析,用户的用电载荷平均大概为3.2kW.根据某地全年品均月辐照强度5.4KWh/m?/ 天。总共需要的电池板方阵功率计算公式为:
Wl :负载的消耗功率F :蓄电池放电效率的修正系数(通常取1.05)Tm :峰值日照时数,其值与辐照强度的值基本相同,这里取3.6h:方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数,通常可取0.9~0.95:方阵组合损失和对最大功率点偏离以及控制器效率的修正系数,通常可取0.9~0.95L :蓄电池的维修保养率(通常取0.8)Ka :包括逆变器等交流回路的损失率(通常取0.7,如逆变器效率高可取0.8)本方案选用230W 的单晶硅电池板,则总共需要8 块,总功率为1.84Kw .
由于当地的用电电压为22OV,所以选择输出电压为22OV的离网逆变器,经过用户用电器统计可知,用户的最大功率约为716W, 考虑到用户负载中有感性负载,在启动过程时有较大的冲击电流,同时考虑系统的临时增加负载的情况,所以逆变器功率应相对选择较大的。在逆变系统中要求系统响应快,可靠性高,保护功能强等。本次设计的逆变电路中蓄电池通过DC/DC 变换最大提供给逆变器400V 的直流电压,所以单个晶闸管所承受的最大耐压也为400V,考虑到电压波动和留一定的余量的关系,最终将晶闸管的最大耐压设定在150% 的输入最大输入电压,那就是600V.
逆变器的额定输出功率为3kW,输出电流的峰值为18A,隔离变压器的变压比为1 :1.考虑到留有一定的余量,每个晶闸管的耐流值设定在30A.然后我们就可以进行选型了。
最后,选择了PM200CLA060 型号的三菱公司出品的IPM模块,其耐压600V,耐流200A,符合我这次设计的光伏发电逆变系统对于模块的要求。
4.5 逆变器支流侧电容的设计
对于分布式光伏发电系统,其直流侧需要增加电容保证直流侧电压稳定,不出现电压突变。那么需要设计出符合以下公式要求的电容。
其中P 为太阳能电池的输出功率,按照此项目每块太阳能电池的输出功率80W±3% 计算,那么40 块太阳能电池组成的阵列,其输出功率可达3.2KW.
f 为电网的频率,取50Hz.
K 为波纹系数,取0.1.
U 为直流母线电压,取400V.
所以,我们只要选用大于1273.89 的电容即可,我选用2200.由于考虑到直流侧电压为400V,那么选择500V/2200的电解电容。
4.6 交流输出滤波电路设计
由单相全桥逆变电路逆变出来的电压不是标准的正弦波,而是直流斩波电压。如下图所示。
为了使得输出的波形更加接近正弦波,以保证负载和电网获得高质量的电能,滤波电路是影响波形输出的一个重要环节。在滤波电路的设计中最重要的就是电感和电容的设计。
其中,由于逆变器的输出为220V/3kVA,那么所以Poutmax=3kVA.Uout=220V.
设定逆变器效率为96%.波纹电流系数为17%.
那么而电容的设计如下:
其中K 为谐振频率/ 基波频率,设定为12.
f 为基波频率,就是50Hz.那么所以根据设计数据,滤波电容选择40,滤波电感选择2。
该系统的特点是用电负载是直流负载,对负载使用时间没有要求负载主要在白天使用太阳能电池与用电负载直接连接有阳光时,发电供负载工作无阳光时就停止工作。系统不需要控制器,也没有蓄电池储能装置。该系统的优点是省去了能量,通过控制器及在蓄电池的存储和释放过程中造成的损失,提高了太阳能的利用效率。
光伏发电系统通常由光伏方阵、蓄电池组(可选)、蓄电池控制器(可选)、逆变器、交流配电柜和太阳跟踪控制系统等设备组成:高倍聚光光伏系统(HCPV)还包括聚光部分(通常为聚光透镜或者反射镜)。
光伏方阵光伏方阵(PVArray)称光伏阵列,是由若干个光伏组件或光伏板按一定方式组装在一起并且具有同定的支撑结构而构成的直流发电单元。蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。
扩展资料
电池组件及方阵检查:
光伏发电系统的检查主要对各个电器设备、部件等进行外观检查,内容包括电池组件方阵、基础支架、接线箱、控制器、逆变器、系统并网装置和接地系统等。
检查方阵外观是否平整、美观,组件是否安装牢固,引线是否接触良好,引线外皮有否破损等。检查组件或方阵支架是否有生锈和螺丝松动之处。
参考资料来源:百度百科——光伏发电系统
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两大因素决定光伏逆变器的转换效率
技术资料 发布日期:2021-04-18 17:50:31 新闻归档
两大因素决定光伏逆变器的转换效率
什么是光伏逆变器的转换效率?其实光伏逆变器的转换率指的是逆变器将太阳能面板发出的电转换成电力的效率。在光伏发电系统中,逆变器发挥着将太阳能面板发出的直流电转换成交流电,并将这些交流电输送至电力公司电网的作用,逆变器的转换效率高,供自家使用及出售的电力就可增加。
决定光伏逆变器的转换效率有两大主要因素:
一是在将直流电流转换成交流正弦波时,需利用使用功率半导体的电路对直流电流作开关处理,这时功率半导体发热会导致产生损失,但通过改进开关电路的设计,可使这一损失减低至最小。
二是凭借逆变器的控制经验来提高效率。太阳能面板的输出电流和电压会随着日照和温度而发生变化,而逆变器可对电流和电压进行最佳控制,使其达到最大的电力量,也就是能在越短时间内找到最佳电力点,转换效率就会越高。而逆变器的这种控制特性会因各制造商的产品的不同而有所不同,其转换效率也不同。比如,有的逆变器尽管最大功率输出时的转换效率很高,但低功率输出时转换效率却很低还有的是在从低功率输出到高功率输出时一直保持平均的转换效率等。所以在选择逆变器的时候需考虑与所设太阳能面板的输出特性等之间的匹配性。
题主的想法很好,当太阳能板变为太阳能膜时,实现可能性更大;现阶段如果手机自带太阳能充电板,市场应用有点困难,我们从几个方面来说明。
1,有部分人应该是知道的,有一些厂商是出过类似的产品,行货,山寨都有出过,但是被市场淘汰,主要有几个原因,太阳能充电效率,因为太阳能板的转换效率相对而言还有很大进步空间。颜值,在这个注重眼缘的时代,颜值即正义,不好看就没人买,市场决定生存。
2,现在讲究的是轻薄,高性能,题主想把下面图片的两样集中起来,厚度,发热,颜值,都有很大困难。太阳能板的厚度,加上间隔层,可能比市场上那些轻薄手机都要厚。
3,太阳能的应用现状,因为转换效率和电池等等原因,现在太阳能手机不太现实,我们可以退一步来说,可以使用太阳能充电宝,为什么要有太阳能板,为了就是应急,而充电宝,很多人经常会忘记充电,而太阳能充电宝会避免这个尴尬。
4太阳能手机的遐想
当我们的太阳能板技术发展到一定程度,变为太阳能膜,也许我们就会有太阳能手机,充一次电可以用一个礼拜都会没有问题,膜的厚度肯定会薄,当我们背板玻璃敷贴太阳能膜时,随时为手机提供能量,只要有光照。这是值得期待的新技术应用。也许到那时,更高级的新技术应用已经出现。
可以的呀,以目前的 科技 。其实也不需要以目前的 科技 把之前的话,大概在一几年还是零几年的时候就有那种太阳能充电手机了。不过那时候是功能机,而且的话我记得印象最深的一个广告就是长虹的什么小金刚永不充电。有光就有电,然后有蜡烛也能充电,那个手机具体多少钱我忘记了,反正好像是一两千吧。那个功能的话是额外加的,手机上面的就是类似于那种,现在我们很看见很常见的那种翻盖保护皮套那种的外套加上去就可以实现那个光能充电了。还有一种就是手机背面的话,有那种太阳能接收转换的。反正这两种手机都不是很贵,但是为什么没有了呢?我猜测应该是以下原因。虽然说可以充电,但是充电速度太慢了,不能满足手机的使用。还有一个很重要的原因就是转化率的问题,我们都知道,太阳能充电的话有光就有电,但是的话这个转换率还是和太阳的大小有关系的,如果是夏天的话就会高一点如果光线弱的话就很低的,那样的话可能充一两个小时都充不进去1%的电。这个的话我们可以参考那个太阳照,我们在上学的时候应该学过,在科学那本书里面就有一个关于那个用那个太阳照烧水的实验。这个光能转化也是一样的。太阳大的话转化率才高,如果太阳小的话就转化率很低的,充电速度很低很低,很慢很慢。所以说噱头大于实际,导致后面就慢慢消失掉了,现在手机也没有那个东西了。而且的话现在手机充电速度已经够快了呀,只需要大概28分钟就可以充满一部4000毫安的手机。就算手机耗电再快的话,只可以使用两个小时,但是只需要28分钟就吃顿饭的功夫就可以充满,应该也可以应急了吧。所以说慢慢就淘汰了这种落后的东西。之前我看过一个评测,也是这个太阳能充电的,它有一个很大的板子,然后背在背包上面,是野外专门那种太阳能充电的,但是的话也是特别慢的,而且那个面积已经很大了,而且手机上那个面积的话应该不会太大。所以这样转化率就会成倍下降。这样的话,手机的卖点也变成超电脑,还不如插线充电。还有那种网上卖那种太阳能充电宝的也是噱头大于实际,大家不要购买没什么用,还不如插电的来的快一点,因为插电的充电宝的话要充满它也要七八个小时,就算是快充的话也要两个小时的,它那个的话估计充的还没有用的快。积累功能,还有额外收费不划算。
现在村里面房顶上有很多光伏发电板,通过光伏板发电并入电网来赚取收益。那么能不能将光伏板给手机充电?答案是可以的。
光伏发电是利用了半导体的光伏效应,将太阳能转化为电能。(这个半导体一般都是单晶硅、多晶硅,具体半导体转化原理就不细讲了)
整个光伏发电系统是由太阳能光伏板、充电控制器、逆变器和蓄电池组成。光伏板通过将光能转化为直流电,直流电通过逆变器逆变成交流电然后输送到电网。
对于 直流光伏系统就不需要逆变器直接输出直流,控制器在整个系统中起到蓄电池的过充和过放保护,这个东西非常重要 。
手机充电器通过 逆变整流 输出 直流 给电池充电。
现在的手机电池大部分都是锂电池,标准放电电压3.7V,充电截止电压4.2V。
而且现在的大部分手机充电器输出电压是5V。
所以保证光伏发电系统给电池充电的电压不超过电池的限制电压就可以,可以同时用几个光伏板串联出所需电压。同时不能缺少控制器,因为控制器对电池起到稳压和过充、过放的保护。
以上是我的回答,希望对你有帮助!
手机上加个太阳能板,实现光转电给手机充电,是已经实现的。很早之前恒基伟业出过这样的一款电话,但没多久就淘汰了。长虹也出过,而且价钱不贵,也没怎么卖开。以前2007年到2011年山寨机横行,这种创意也出现在一些山寨机上。但现在都销声匿迹了。为什么会这样呢,有以下几个原因:
第一,充电效率太低,没有实用价值。就算把背板全部做成太阳能充电板,晒一天产生的电能,恐怕也支撑不了十分钟的使用,所以实用价值太低。
第二,因为加了硅片,手机厚度也肯定会变厚,不符合现在大家对手机的审美观。
第三,太阳能硅板的后背,也不利于ID设计和造型美观。做出来比较丑就没人买单。
综合以上因素,做太阳能充电手机不是技术达不到,而是不实用,不美观,决定了其缺乏市场价值而没有厂商愿意去做。
在2019年2月召开的某能源大会上,出现了一种能给手机进行太阳能充电的产品,围观者惊呼:无线充电都落伍啦?或许还会有人表示,比起要放在底座上的无线充电,太阳能充电更符合自己心目中“无线充电”的形象。然而作为一名对无线充电了解的比较多的资讯工作者,还是想科普一下,目前无线充电技术的行业现状的。
首先,太阳能可以给手机充电嘛?可以,但如果光伏板覆盖在手机上,想借此给手机充电,那只能说和用电动牙刷底座给iPhone X充电没两样了。充是可以充,但充多少充多久就可能不是你想象的那样美好。目前太阳能转换电能的效率虽然有进步,但基本最高也就20%多的转换率,拿什么和无线充电比?好歹目前Qi还能达到80%甚至更高,太阳能想应用在手机上还差得远呢!
其次,目前国内无线充电技术也有了较大进步。以传统Qi为代表的无线充电,出现了各种各样的底座形式,满足不同场景下的无线充电需求。如果对摆放在桌面的无线充底座不满意,国内微鹅 科技 也研发出了可以隐藏安装在桌底的远距离无线充电。这种发射器充电距离最远可达35mm,只要中间物质不包含金属,它都能穿透无误,手机隔着桌面也不会影响充电体验。
尤其这种隐藏式的无线充电技术得到了很多公共场景的认可,如家旗下酒店、快客便利店、餐厅、银行、商场等地都能见到微鹅无线充电的身影。多位知名KOL也对这款无线充做过介绍,算是目前国内无线充电行业中的佼佼者。这应该是目前,最美观、最舒适同时使用感受最接近“无线充电”想象的产品。虽然距离不算特别远,但比起传统Qi的8mm已经算相当大的进步, 科技 发展也同样需要循序渐进。
个人比较期待这项技术能得到更深入的研发,在充电距离、充电效率等方面继续优化,争取得到更好的效果。未来无线充电肯定能应用在更多领域,家里不再被各种电线缠绕而烦恼,每一样电器都能井然有序的使用,从不担心电线以及续航问题。当然,感兴趣的朋友现在也可以去体验一下这种桌下无线充电,提前感受未来的魅力!
个人觉得手机自带太阳能充电板不可取,首先手机的面积太小不可能做功率大一点的太阳能板,其次太阳能板的发电效率太低,发的电量不够手机使用,而且影响手机的手感。
你好。
从技术角度是可以实现手机上带一块太阳能板。
但是,因为太阳能板吸收的太阳能转化成电能的效率特别低,这个想法目前没有可操作性。
手机上带太阳能充电板本身没什么高的技术,可以把手机后壳做成充电板,但是为什么没人做,1影响美观 ,2影响手机本身寿命!3实用性真的不强!不如来个充电宝实在,现在都是快充,充电速度杠杠的!
非常高兴回答您的问题,长虹手机早在十几年前就有了光伏充电手机,本人也曾尝过鲜的,整体来说就是一个鸡肋,需要在阳光下暴晒,充电也不是很快,使用起来不是很方便,而且还增加了手机爆炸的可能性。安全第一,生命只有一次。
当然可以实现,不过效果就很一般了,晒两个小时,通话五分钟的样子。
独立光伏发电系统分类:
1、无蓄电池的直流光伏发电系统
无蓄电池的直流光伏发电系统的特点是用电负载是直流负载,对负载使用时间没有要求,负载主要在白天使用。太阳能电池与用电负载直接连接,有阳光时就发电供负载工作,无阳光时就停止工作。系统不需要使用控制器,也没有蓄电池储能装置。无蓄电池的直流光伏发电系统的优点是省去了能量通过控制器及在蓄电池的存储和释放过程中造成的损失,提高了太阳能利用效率。这种系统最典型的应用是太阳能光伏水泵。
2、有蓄电池的直流光伏发电系统
有蓄电池的直流光伏发电系统由太阳能电池、充放电控制器、蓄电池以及直流负载等组成。有阳光进,太阳能电池将光能转换为电能供负载使用,并同时向蓄电池存储电能。夜间或阴雨天时,则由蓄电池向负载供电。这种系统应用广泛,小到太阳能草坪灯、庭院灯,大到远离电网的移动通信基站、微波中转站,边远地区农村供电等。当系统容量和负载功率较大时,就需要配备太阳能电池方阵和蓄电池组了。
3、交流及交、直流混合光伏发电系统
交流及交、直流混合光伏发电系统与直流光伏发电系统相比,交流光伏发电系统多了一个交流逆变器,用以把直流电转换成交流电,为交流负载提供电能。交、直流混合光伏发电系统即能为直流负载供电,也能为交流负载供电。
4、市电互补型光伏发电系统
市电互补型光伏发电系统,就是在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主,以普通220V交流电补充电能为辅。这样光伏发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以设计得小一些,基本上是当天有阳光,当天就用太阳能发的电,遇到阴雨天时就用市电能量进行补充。我国大部分地区多年都有2/3以上的晴好天气,这样形式即减小了太阳能光伏发电系统的一次性投资,又有显著的节能减排效果,是太阳能光伏发电在现阶段推广和普及过程中的一个过度性的好办法。