Исследование энергетических характеристик фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование энергетических характеристик фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии



Солнечный модуль. Солнечный модуль типа MSW-100/50 (12/24) выполнен в виде панели, заключенной в каркас из алюминиевого профиля. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной плиты, с тыльной стороны которой между двумя слоями герметизирующей (ламинирующей) пленки размещены солнечные элементы, электрически соединенные между собой металлическими шинами. Нижний слой герметизирующей пленки защищен от внешних воздействий слоем защитной пленки. К внутренней стороне корпуса модуля прикреплен блок терминалов, под крышкой которого размещены электрические контакты, предназначенные для подключения модуля.

Модули производятся из псевдоквадратных монокремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) покрытых антиотражающим покрытием. Оригинальная запатентованная технология обеспечивает оптимальный режим зарядки при высоких температурах, а также при низком уровне освещенности.

Данные модули выпускаются в 2 вариантах исполнения - с обычным стеклом и со специальным текстурированным закаленным стеклом (серия MSW). При использовании специального стекла практически отсутствуют потери в стекле, которые составляют около 15% при использовании обычного стекла. При этом мощность модулей одинакового размера отличается примерно на 15-20%. Цена модулей с закаленным стеклом выше за счет более дорогого стекла, а также за счет того, что обычно для таких модулей используются солнечные элементы с более высоким КПД (рис. 1 и 2).

Рабочее напряжение фотоэлектрических модулей обычно 12 В или 24 В. На заказ возможно изготовление маломощных модулей (примерно до 50 Вт) рабочим напряжением 6 В. Данные приводятся для стандартных условий: освещённость 1000 Вт/м², температура 25°C.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Солнечный модуль

Рис. 2. Типичные вольт-амперные характеристики солнечных модулей

Контроллер заряда солнечный EP Solar EPIP20-LT Характеристика контроллера заряда:

Широтно-импульсная модуляция тока заряда.

Регулирование напряжения заряда.

Автоматическое подключение нагрузки после защитного отключения.

Автоматическое программируемое управление освещением.

Температурная компенсация.

Преимущества использования солнечных контроллеров:

• Уменьшите стоимость замены аккумуляторных батарей. Отключение нагрузки при понижении напряжения увеличивает срок службы АБ.

• Нагрузка автоматически отсоединяется когда напряжение уменьшается до предельного значения, и автоматически подключается снова при повышении напряжения, т.е. когда АБ снова заряжена.

• Полный заряд АБ также повышает срок службы АБ и ее полезную емкость.

• Контроллер максимизирует количество солнечной энергии, поступающей в аккумулятор и предохраняет его от переразряда.

• Светодиодные индикаторы и дисплей выводят информацию от степени заряженности АБ.

Функции контроллера.

- Установка емкости аккумулятора (Ач).

- Простота обслуживания и установки.

- Автоматический выбор напряжения 12/24 В.

Контроль заряда:

• Широтно-импульсная модуляция тока заряда.

• Температурная компенсация. Форсированный, выравнивающий заряд, буферный режим.

• Четыре режима работы: Вкл / Выкл, контроль уровня освещенности, контроль освещенности + таймер, Вкл / Выкл в точное время.

Защитные функции:

• Подавление выбросов напряжения при грозах.

• Защита от перенапряжения, короткого замыкания, неправильной полярности подключения СБ, АБ и нагрузки, электронный предохранитель.

• Дисплей: LCD-дисплей специально разработан для солнечных энергетических систем.

• Все параметры системы представлены в цифровой форме, текущее состояние системы в символьном виде.

• Функция точного времени.

Панель контроллера

Панель контроллера заряда солнечный EP Solar EPIP20-LT

Монтаж. Подключайте отдельные элементы системы согласно символам на устройстве (солнечный модуль, аккумулятор и нагрузка). Устанавливайте контроллер на подходящей поверхности рядом с аккумулятором. Поверхность должна быть прочной, устойчивой, ровной, сухой и устойчивой к воспламенению. Контроллер должен быть установлен по возможности ближе к аккумулятору (1-2 м), используйте кабель подходящего диаметра для минимизации потерь (например, 2,5 мм 2 для 10А, 4 мм 2 для 20А).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема подключения контроллера и инвертора в системе

солнечный модуль контроллер инвертор

Все компоненты солнечной энергосистемы - СБ, АБ, потребители - должны иметь одинаковое напряжение (12 или 24 В). Это должно быть проверено ПЕРЕД подключением! Проверьте номинальные напряжения компонентов системы и нагрузки.

Спросите вашего поставщика оборудования, если вы сомневаетесь!

Используйте АБ только с допустимым напряжением - 12 или 24 В. СБ и нагрузка должны также соответствовать напряжению в системе. Рабочее напряжение определяется напряжением АБ. Т.е. если вы подключите АБ напряжением 12 В, контроллер будет работать на 12 В, если АБ будет иметь напряжение 24 В, то СБ и нагрузка также должны иметь номинальное напряжение 24В. В противном случае возможен выход из строя контроллера или нагрузки. Следите, чтобы ток заряда и ток нагрузки не превышал максимально допустимых для контроллера значений.

Последовательно выполняйте следующие указания во время пусконаладочных работ:

1) Закрепите контроллер на вертикальной поверхности. Оставьте место над контроллером и под ним для циркуляции воздуха.

Внимание: температура при монтаже не должна превышать рабочую температуру контроллера (-10°С~60°С).

2) Подключите предохранитель к полюсу аккумулятора (+), затем подключите аккумулятор к контроллеру. Необходимо подбирать предохранитель так, чтобы его ток в 3-4 раза превышал номинальный ток системы. Проверьте полярность.

3) Подключите фотоэлектрические модули к контроллеру. Соблюдайте полярность подключения.

4) Подключите нагрузку к контроллеру, соблюдайте полярность.

5) Параметры могут быть заданы в соответствии с требованиями пользователя.

6) Отрицательный полюс аккумулятора заземляется или заземление подключается, как описано выше.

Для правильного функционирования автоматической регулировки 12В/24В систем необходимо последовательно выполнять данные указания! Несоблюдение последовательности выполнения указаний может привести к повреждению аккумулятора.

Эксплуатация и описание.

Назначение кнопок и режимы работы контроллера (слева направо):

Кнопка 1: - режим индикации, переход к следующему режиму; Режим установки, переключение на следующую функцию или увеличение вводимых данных.

Кнопка 2: - режим индикации, переход к предыдущему режиму; Режим установки, переключение на предыдущую функцию или уменьшение вводимых данных.

Кнопка 3: - во время режима индикации, нажать Кнопку 3, затем установить нужный режим; После установки режима нажать Кнопку 3, данные сохранятся.

Кнопка 4: - Отмена / Вкл / Выкл. Режим установки. Нет сохранения. Во время режима индикации, Кнопка 4 работает, как кнопка включения и нагрузка подключена.

Кнопка сброса при коротком замыкании или перегрузке.

Учитывайте, что точность измерений, производимых контроллером не сопоставима с точностью измерений специальных измерительных устройств.

Указания по эксплуатации.

Инструкция для работы в режиме индикации: в этом режиме нажмите К1, К2 для отображения на LCD-дисплее предыдущего указания.

Корректировка значения емкости аккумулятора. Когда на дисплее отображается емкость

аккумулятора XXXX AH, нажмите К3 для перехода в режим установки, символ аккумулятора «AH» и символ «SET» начнут мигать. Изменяйте данные с помощью кнопок

К1/К2. При однократном нажатии емкость аккумулятора будет увеличиваться / уменьшаться на 10 единиц, максимальное возможное значение - 5000, минимальное - 50. Используйте кнопку К3 для сохранения данных или кнопку К4 для перехода в режим индикации. Значение по умолчанию - 500Ач.

Корректировка контроля нагрузки. Контроллер предоставляет 4 возможных режима контроля: Вкл / Выкл, контроль уровня освещенности, контроль освещенности + таймер, Вкл / Выкл в точное время. Когда LCD - дисплей отображает ток нагрузки, нажмите К3, символ «SET» начнет мигать. Используйте кнопки К1, К2 для установки требуемого пользовательского режима, он будет отображаться на дисплее справа. Используйте кнопку К3 для перехода в режим индикации.

Режимы контроля нагрузки.

1) - контроль уровня освещенности. Нагрузка подключается и отключается автоматически при обнаружении контроллером солнечного света.

2)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

0 - контроль освещенности + таймер. Нагрузка включается автоматически при обнаружении контроллером солнечного света и отключается через установленное вами количество часов.

3) - Вкл / Выкл + точное время. Нагрузка включается и выключается в определенное время.

4) Если нет ни одного из символов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

, контроллер работает в режиме

Вкл / Выкл. Нагрузка на выходе будет включаться или отключаться при нажатии на переключатель.

По умолчанию контроллер находится в режиме Вкл / Выкл.

Алгоритм работы контроллера приведен на рис. 5.

Рис. 5. Алгоритм работы контроллера EP Solar EPIP20-LT



Безопасность и защита

Контроллер содержит интеллектуальную защиту от перенапряжения, превышения силы тока, короткого замыкания, переполюсовки при подключении и молнии. LCDдисплей отображает предупреждающие обозначения перенапряжения, превышения силы тока и короткого замыкания.

Внимание: Подавление выбросов напряжения при ударе молнии требуется в последнюю очередь. Системы с данной защитой необходимо использовать в регионах с часто повторяющейся грозовой погодой, сопровождающейся молниями. Если контроллер без защиты повреждается молнией, гарантия на него не распространяется.

Режим контроля, режим широтно-импульсной модуляции тока и режим Вкл / Выкл для эксплуатации, контроль точки напряжения осуществляется путем интеллектуальной компенсации изменений емкости батареи.

солнечный модуль контроллер инвертор

Номинальные параметры контроллера EP Solar EPIP2

Вид характеристики	EPIP20-LT
Номинальный ток заряда	10A (max 12A)	15A (max18A)	20A (max 23A)
Номинальный ток нагрузки	10A	15A	20A
Защита от перегрузки, короткого замыкания	Превышение номинального значения в 1,25 раз - 60 сек., в 1,5 раз - 5 сек защиты от перегрузки. Защита от короткого замыкания при токе в 3 и более раза превышающем номинальный.
Собственное потребление	Режим контроля: <15мА, светодиоды и LCD-дисплей:<15мА, общее потребление: <30мА
Напряжение системы	Автоматический выбор 12/24 В
Рабочая температура	Производственная: от -20° С до +70° С
Емкость аккумуляторов	При параллельном соединении: от 50Ач до 5000Ач
Подзаряд	14,8 В (x2 для 24В)
Поддерживающий заряд	14,4 В (x2 для 24В)
Буферный заряд	13,6В (x2 для 24В)
Точка защитного	11,1В (x2 для 24В)
отключенияНапряжение приповторного разряде, В	12,5В (x2 для 24В)
подключенияТемпературная, В	5мВ/°С/2В
Напряжение переразряда	11,4 В (x 2/24 В, x 4/48 В)
Режим контроля	Режим широтно-импульсной модуляции тока и режим Вкл / Выкл для эксплуатации, контроль точки напряжения осуществляется путем интеллектуальной компенсации изменений емкости батареи.

Проблемы и устранение неисправностей

Проблема	Устранение неисправностей
Символ мигает без возможности настройки	Перенапряжение на аккумуляторе. Разрыв в цепи аккумулятора. Проверьте, надежно ли подсоединен кабель. Либо отсоедините все элементы системы, затем заново все соедините.
Символ аккумулятора мигает при отсутствии напряжения на выходе	Переразряд аккумулятора
Мигает символ нагрузки	Перегрузка, отключите несколько потребителей и нажмите К4
Мигает символ нагрузки и короткого замыкания	Сработала защита от короткого замыкания. Проверьте, правильно ли подключена нагрузка, отключите неисправную нагрузку и нажмите К4.

Источник бесперебойного питания серии SKN

Источник бесперебойного питания (ИБП) серии SKN предназначен для защиты электрооборудования пользователя от неполадок в сети, включая пропадание напряжения, а также длительной работы инвертора от АБ.

ИБП обеспечивает переход с сетевого режима (питание нагрузки энергией сети) на автономный режим (питание нагрузки от инвертора энергией аккумуляторной батареи АБ), обеспечивая нагрузку синусоидальной формой напряжения питания.

Технические характеристики ИБП SKN

Параметры	Значение параметров
	SKN - 0,5	SKN - 1,0
Номинальная мощность	Полная, ВА	600	1000
	Активная, Вт	350	700
Входные параметры
Номинальное сетевое напряжение, В	220
Диапазон сетевого напряжения, при котором обеспечивается заряд АБ, В	170-270
Допустимые отклонения частоты сетевого напряжения, Гц	45-55
Номинальное напряжение АБ, В	12	(12/24)
Выходные параметры
Статическая точность выходного напряжения при изменении нагрузки в пределах 100%, В
- в сетевом режиме	220, +/-10%
- в инверторном режиме	220, +/-2%
Форма выходного напряжения в инверторном режиме	Синусоидальная с коэффициентом искажения синусоидальной формы менее 3%
Частота выходного напряжения в инверторном режиме при изменении нагрузки в пределах 100%, Гц	50, +/-1%
Общесистемные параметры
КПД при номинальной нагрузке, %, более:	Инверторный режим	85
	Сетевой режим при полностью заряженных АБ	97
Ток Х.Х. в инверторном режиме, А	1,7	2/1
Максимальный зарядный ток в сетевом режиме, А	15
Максимальный ток АБ в инверторном режиме, А	30	60/30
Перегрузочные способности в инверторном режиме, с:
-до 120%	25
-до 120-200%	1
-более 200%	0,1
Габаритные размеры, мм	150х410х215
Масса, кг	9,15
Виды защит и индикации	Защита батареи от глубокого разряда: - автоматическое отключение при напряжении	1,7 В/яч.
	Защита батареи от повышенного напряжения: - автоматическое отключение	2,4 В/яч.
	при напряжении
	Электронная защита	от перегрузки и к.з.
	Светодиодная индикация режимов работы	сетевой, инверторный, авария
Условия эксплуатации
Рабочая температура, 0С	0…+40
Температура хранения, 0С	-25…+55
Относительная влажность при 200С, %	До 95 (без конденсата)
Рабочая высота над уровнем моря при 400С, м	До 1000

Устройство и принцип работы ИБП. Конструктивное исполнение блока ИБП - прямоугольный металлический корпус, имеющий съемные боковые стенки. На передней панели блока расположены светодиодные индикаторы для отображения текущего состояния ИБП. На задней панели расположены сетевой разъем, розетки для подключения нагрузок, сетевой предохранитель и кнопка управления ИБП «ВКЛ/ВЫКЛ».

В зависимости от состояния сети ИБП может работать в различных режимах. Сетевой режим - режим питания нагрузки энергией сети. При наличие сетевого напряжения в пределах допустимого отклонения ИБП работает в сетевом режиме.

При этом режиме осуществляется:

- питание нагрузки стабилизированным напряжением сети; - подзаряд АБ с помощью зарядного устройства.

На передней панели при этом режиме светится светодиод зеленого цвета (СД1), указывающий на наличие входного напряжения, и светодиод желтого цвета (СД2) будет мигать, указывая на режим подзаряда АБ.

Инверторный режим - режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи. При отклонении параметров сетевого напряжения за допустимые пределы или при полном пропадании сети ИБП переходит на автономный режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи (АБ). Светодиод СД1 будет мигать или погаснет, светодиод СД2 горит, указывая на наличие инверторного режима. При остаточной емкости АБ менее 20% ИБП автоматически выключится для исключения недопустимого разряда АБ.

Режим холодного старта обеспечивает включение ИБП для работы от АБ в автономном режиме при отсутствие сетевого напряжения путем нажатия на кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ». ИБП имеет электронные эащиты от перегрузки и недопустимых пониженного и повышенного напряжений на АБ.

При возникновении аварии (неисправность, перегрев инвертора или перегрузка) загорается красный светодиод (СД3).

Техническое обслуживание. ИБП не требует специальных мер обслуживания. При наличии сетевого напряжения происходит автоматически непрерывный подзаряд батареи.

Использование АБ при температуре выше 25⁰С приводит к уменьшению срока службы батареи.

Ниже приводится таблица возможных состояний ИБП, причин неисправности и мероприятия по их устранению.

Индикация состояния ИБП	Режим работы или причина неисправности	Мероприятия по устранению неисправности
Горит СД1 (зеленый) Горит СД3 (красный)	Перегрузка менее 120%	Уменьшите нагрузку
Горит СД2 (желтый)	Инверторный режим	Норма
Горит СД1 (зеленый) Мигает СД2 (желтый)	Режим заряда АБ	Норма
Горит СД3 (красный)	Неисправность инвертора	Обратитесь в сервисный центр
Горит СД3 (красный) Мигает СД2 (желтый)	Неисправность зарядного устройства или АБ	Проверить надежность подключения АБ и ее качество.
Горит СД3 (красный) Мигает СД1 (зеленый)	Перегрузка более 120% или короткое замыкание на выходе	Отключите нагрузку, найдите возможную причину К.З. на выходе.

Аккумуляторная батарея. Аккумуляторная батарея типа Haze 6/12 Volt Monoblocсвинцово-кислотная аккумуляторная батарея, напряжение -12 В, с предохранительными клапанами, служит для стационарного применения. Батареи этого типа не требуют специальной вентиляции или обслуживания, ввиду того, что электролит в АБ обездвижен, батареи считаются сухими (рис. 6).

Рис. 6. Аккумуляторная батарея типа Haze 6/12 Volt Monobloc.

Исследование характеристик солнечного модуля

Цель работы и задачи исследования

Ознакомление с принципом действия солнечного модуля и определение рабочих характеристик и параметров солнечной электрической станции (СЭС).

На лабораторной установке измерить и определить следующие характеристики:

1. вольт-амперные характеристики (ВАХ) СЭ;

2. максимальную электрическую мощность СЭ Р_max^СЭ, и соответствующих ей оптимальных значений тока и напряжения нагрузки I_opt^H и U_opt^H;

3. коэффициент полезного действия (КПД) СЭ з^СЭ;

4. коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики К_З.



Рис. 7. Схема лабораторной установки для исследования характеристик солнечных элементов

Подготовка к лабораторной работе и настройка установки

1. Установить тумблер «Осветитель» в нижнее положение («Выкл.»).

2. Установить регулятор «Нагрузка» в крайнее левое положение, вращая его против часовой стрелки.

3. Установить тумблер «ВАХ - I_КЗ » в положение «I_КЗ ».

4. Включить установку (тумблер «Сеть» установить в верхнее положение).

Порядок выполнения работы

1. Включить осветитель, установив тумблер «Осветитель» в верхнее положение.

2. Изменяя расстояние от лампы до СЭ вращением ручки, по величине тока короткого замыкания I_КЗ установить освещенность СЭ на уровне E_пад =1360 Вт/м². Соотношение между током I_КЗ, и освещенностью определяется экспериментальной линейной зависимостью I_КЗ = f(E_пад) (рис. 8);

3. Установить тумблер «ВАХ - I_КЗ » в положение «ВАХ»;

4. Плавно вращая регулятор «Нагрузка» по часовой стрелке, изменять сопротивление нагрузки и регистрировать пары значений «ток-напряжение» для построения ВАХ СЭ (рис. 9). Зарегистрировать 12-15 пар значений I_Н, U_Н.

Напряжение при измерении I_КЗ должно быть близким к нулю (находиться в диапазоне 0-0.1 В). Результаты измерений занести в таблицу 1.

5. Выключить осветитель, а через 5-6 минут и установку в целом.

Рис. 8. Зависимость I_КЗ от освещенности солнечного элемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9. Вольт-амперная характеристика солнечного элемента

Обработка экспериментальных данных.

1. По измеренным парам значений (I_Н, U_Н) построить ВАХ СЭ (рис. 9).

2. Определить мощность СЭ Р^СЭ = I_Н ?U_Н и построить зависимость Р^СЭ = f (U_Н) (рис. 10).

3. Определить максимальную мощность Р_max^СЭ и соответствующее ей значение U_opt^H.

4. Используя ВАХ СЭ, определить значение I_opt^H.

5. Определить КПД СЭ.

6. Определить коэффициент заполнения ВАХ.

7. По результатам измерений параметров сделать выводы о качестве исследованного СЭ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 10. Определение Р_max^СЭ по зависимости Р^СЭ = f (U_Н)

Результаты измерений и расчетов энергетических параметров СЭ

№ замера	Напряжение нагрузки Uн, В	Ток нагрузки Iн, мА	Мощность СЭ РСЭ, мВт	Сопротивление нагрузки, R, Ом.
1	2	3	4	5
1
2
3

Размещено на Allbest.ru

...