模拟“太阳能”光伏发电实训装置

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翻新时间：2022-11-23

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模拟“太阳能”光伏发电实训装置

摘要：在全球能源形势紧张，气候变暖严重威胁经济发展和人民生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源，以求得可持续发展和日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、环保、源源不断、取之不尽、安全等显著优势，成为世界各国人们的关注、研究的重点。在近几年，我国出台了一系列利用太阳能的鼓励、支持、发展的政策，太阳能热水器、太阳能光伏发电技术迅速发展并已进入了职业技术院校的教科书，作为教学中的一个重要环节，演试和实训所用的仪器、设备也急需跟上去。

关键词：太阳能实训装置教学

据我所了解，现在在职业技术学院的教学中，这种演示试验设备几乎是空白，因为购置费太贵，每台费用约近25万元左右。

本文介绍一种投资少、结构简单、表达清晰，学生操作一遍就能很快领会的“太阳能光伏发电”的基本原理的演示实训装置。有关这方面的教学老师可以自己动手制作，投资费用可控制在几万以内。光伏发电实训装置主要是：

(1)模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置。

(2)能量转换存储系统。

(3)电流逆变及负载系统。

(4)监控电流能量显示系统。

1、模拟太阳能光源及光伏电池板的安装控制装置

由3盏300瓦投射灯排成一条直线间距约0.25米，作为太阳能光源，中间一盏灯作为中午照射的太阳，两边两盏灯分别作东升西落的太阳，灯的光照度强弱可控制。光伏电池板约1平方米左右，用支架安装在灯泡的下面约0.5米处，让投射灯泡的投射光源充分的照射在光伏电池板上，光伏电池板可以上下升降，也可以任意翻转，这样可调节投射灯投射在光伏电池板上的光照强弱。上下移动光伏电池板与投射灯的照射距离或改变投射灯泡的投射角度与控制投射灯光照度的强弱都可以改变光伏电池所获的电能的大小。

2、能量转换存储系统[论文网]

能量转换存储系统的作用是将太阳能光伏电池所吸收的太阳能转换为电能的电量存储的蓄电池中，光伏电池所产生的电能是直流，可以经过稳压电路直接供给低压直流负载使用，也可以直接供给逆变器变为交流电经变压器升压后供给交流负载使用。由于我们制作的模拟“太阳能”光伏发电实训装置用于教学所产生的电量很少，因而需存储在蓄电池中。

能量转换存储系统主要由断路器、可调直流负载、蓄电池组、直流电压表、直流电流表、连接导线等元件组成，把光伏电池的电能输入蓄电池中存储起来。在可调直流负载上采取直流电压和直流电流接入直流电压表和直流电压表中，调节直流负载的大小，可以变化直流电流的大小，可以让学生在直流电压和电流表中观察电压和电流变化的情况，改变光伏电池的光照强弱，也可以改变输出电流的大小，但变化缓慢微小。

3、电流逆变及负载系统

电流逆变系统的作用是将光伏电池所产生的直流电或存储在蓄电池中的直流通过逆变器进行调制，把直流电变为我国标准为50HZ220V的交流电供给交流负载使用，本装置可用220V15～60瓦的白帜灯泡作为负载。

电流逆变系统主要由逆变器、变压器、断路器、交流负载、交流电压表、交流电流表、连接导线等元器件组成。变压器初级必须以逆变器输出电压和电流确定，输出级电压为220V，可自己绕制。

4、显示系统

显示系统由上述的直流电压表、直流电流表、交流电压表和交流电流表组成，都接在输出级的负载回路中，主要是直观的显示电流、电压的大小及变化的情况，以便学生观察。

5、注意事项

由于每次试验演示时，光伏电池才能受到光照，产生电能输入到蓄电池中，如果蓄电池中没有电量，需等待光伏电池来充电，那么演示就需要很长时间，为此，蓄电池中一定要保持有一定的电量。

本模拟太阳能光伏发电实训装置未对变化的电流、电压进行微量分析计算，也就省去了采样电路、通讯电路、工业监视器等较昂贵的元器件。但系统的描述了太阳能光伏发电的基本原理及过程，足以满足职业院校、技工学校的教学演示使用，能使学生抓住太阳能光伏发电的主要过程，简单通俗易学、易懂、易掌握。

6、结语

节能与环保是21世纪人类面临的严峻问题，也是我国高新技术发展的方向，近年来，党中央提出了节能、减排、创建节约不可再生石化能源的目标，以及绿色环保的概念，将战略目光转向可再生能源的开发和应用，给太阳能产业提供了一个前所未有的发展前景，太阳能的应用技术也必将是职业技术教育的一门重要课程。