太陽能光伏發(fā)電原理與應(yīng)用實驗報告

1、 太陽能光伏發(fā)電原理與應(yīng)用實驗報告課題名稱： 太陽能光伏發(fā)電原理與應(yīng)用實驗 專業(yè)班級： 12級應(yīng)用光電子01 學(xué)生學(xué)號： 1209040110 學(xué)生姓名： 胡超 學(xué)生成績： 指導(dǎo)教師： 劉國華 課題工作時間： 2015.6.1至 2015.6.4實驗一、太陽輻射能的測量 下表是針對武漢市的日照情況，記錄武漢市的某一天某一時段（每兩分鐘記錄一次）的太陽輻射強(qiáng)度：太 陽 輻 射 監(jiān) 測 系 統(tǒng)時間瞬時值累計值總輻射散射輻射直接輻射反射輻射凈全輻射總輻射散射輻射直接輻射反射輻射凈全輻射10:06538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:0

2、8404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.

3、007 0.003 0.012 10:20610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30690 111 3

4、37 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006

5、0.010 根據(jù)表格數(shù)據(jù)用MATLAB分別作出各輻射瞬時值、累計值與時間的關(guān)系曲線如下： 分析：由兩個圖像均可知總輻射散射輻射+直接輻射，總輻射與凈輻射與反射輻射之和有一定差值，差值應(yīng)是有效輻射，某時刻輻射累計值=120秒×（此時刻輻射瞬時值+上一時刻輻射瞬時值）/2.由于天氣原因，儀器誤差以及人為所致誤差，致使實驗數(shù)據(jù)不是很理想，太陽輻射值的采集應(yīng)選擇天氣較好，陽光明媚的日子。 結(jié)論：總輻射散射輻射+直接輻射，總輻射與凈全輻射和反射輻射之和的差值為地面的有效輻射。實驗二：太陽能電池基本特性的測量1.下表為無光照條件下測量太陽能電池正向偏壓時的I-U特性U1（v）0.50.7511.

6、251.51.7522.252.52.75U2 (mv)7.513.722.132.847.567.192.7127.3174236I (A)7.513.722.132.847.567.192.7127.3174236ln(I)-11.8-11.19-10.72-10.33-9.95-9.61-9.29-8.97-8.65-8.35根據(jù)表格由MATLAB作出曲線，擬合成直線如下 分析：由圖像可知lnI與電壓呈線性變化，斜率為1.4798即=1.479，由兩線重合點（2.25，-8.97）帶入公式算出=-11.9296,即=6.592A2. 下表為太陽能電池在光照時改變阻值電壓隨電流變化阻值k1

7、008060402010864210.80.40.2電壓u(v)4.634.6254.6174.6074.5814.5314.5034.4534.3543.9712.8632.3941.2250.615電流I(mA)0.0460.0580.0770.1150.2290.4530.5630.7421.0891.9862.8632.9933.0633.075功率P(mw)0.2140.2670.3550.5311.0492.0532.5353.3054.7397.8848.1977.1643.7521.891 根據(jù)上表數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB分別作出電流隨電壓變化曲線、電阻功率隨電流變化曲線如下： 分

8、析：由IU曲線得知電流隨電壓的增加而減小，斜率逐漸變大即減小速率變大兩截距得出短路電流=3.15mA,=4.65V，由PR曲線得出最初功率隨阻值增加而變大達(dá)到峰值后，再根據(jù)電阻增加而減小，可知最大輸出功率=8.2mw,對應(yīng)的電阻值R=4.1k，計算太陽能電池重要參數(shù)填充因子FF=/（）=8.2mw/(3.15mA×4.65V)=0.56結(jié)論：電流隨電壓增大而減小，而減小的速率在增大，功率隨阻值的增加先增大后減小，期間有一峰值。3.太陽能電池短路電流和開路電壓與相對光強(qiáng)的關(guān)系J(m w)1.0581.1731.2741.41.5371.6551.72411.0751.1921.2951

9、.4221.5621.6821.7523.23.64.14.75.56.689.8（V）4.3734.454.544.624.74.774.864.94 由表中數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB分別作出短路電流與相對光強(qiáng)的曲線，開路電壓與相對光強(qiáng)的曲線如下： 分析：由曲線圖像可知：短路電流隨相對光強(qiáng)的增加即光強(qiáng)的增加，逐漸增加，且增加速率也逐漸變大。由曲線圖像可知：開路電流隨相對光強(qiáng)的增加即光強(qiáng)的增加，且變化幾乎成線性。結(jié)論：光照越強(qiáng)，太陽能電池產(chǎn)生的電壓越大，進(jìn)而導(dǎo)致電路中電流變大。實驗三：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗由實驗測得數(shù)據(jù)如下：太陽能正極輸入電壓u=13.54v;蓄電池輸入u=11.67；交流輸出=1

10、07.5v實驗四：太陽能電池綜合特性的測量1. 太陽能電池暗特性測試 在無光照條件下在太陽能電池加-30V30V偏壓，測試太陽能電池兩端的電壓和通過太陽能電池的電流數(shù)值記錄于下表U(V)-30-27-24-21-18-15-12-9-6-30u(V)-29.2-26.4-23.5-20.6-17.8-14.8-11.9-8.9-6-30I(mA)-0.83-0.65-0.5-0.36-0.26-0.17-0.12-0.07-0.04-0.010U(V)036912151821242730u(V)02.63.63.94.14.24.24.34.44.44.5I(mA)00.382.415.177

11、.9210.8113.7213.7216.5619.5925.5 根據(jù)上表數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB分別作出-30V30V偏壓下的IV特性曲線，只在正向偏壓下的IV特性曲線如下： 分析：根據(jù)兩張曲線圖，得知電流值隨電壓的增加而升高，且增加速率隨電壓的增加而增加，即電阻在減小，正偏電壓下比反偏電壓增加的更快。 結(jié)論：太陽能電池的暗電阻在反偏電壓下很大，且變化緩慢，而在正偏電壓下較小，且減小的較快。2.太陽能電池光照特性測試不加濾波片，有光照最強(qiáng)下，改變阻值，電壓及電流的變化記錄于下表：阻值（k）12345678910u(V)0.951.752.422.973.243.453.523.553.583.6

12、I(mA)0.940.870.80.740.650.570.50.440.390.35根據(jù)上表數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB作太陽能光照時IV特性曲線如下 分析：由IV特性曲線可知電壓在增加時，電流減小，且減小速率在增加。然而電阻變大時，其兩端電壓增加，電流減小，電阻呈線性變化，其曲線應(yīng)是一條斜率不變的直線，而現(xiàn)在斜率變大，證明此時太陽能電池光電阻值隨電壓的增加而增加的 結(jié)論：太陽能電池的光電阻隨所加電壓增加而減小，成反比。3. 不加濾波片，有較低光照，改變阻值，電壓及電流的變化記錄于下表：阻值(k）12345678910u(V)0.641.221.752.232.723.063.333.343.473

13、.5I(mA)0.630.60.580.550.530.510.460.430.380.34 根據(jù)上表數(shù)據(jù)結(jié)合2最強(qiáng)光照下的數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB作兩條VR曲線于一圖如下： 分析：由兩條曲線均可知對電阻增加，負(fù)載兩端的電壓是增加的，線性增加的電阻，其電壓并不是線性增大，而是變緩增加，可知太陽能電池內(nèi)電阻也在負(fù)載增加的同時增加，而不同光強(qiáng)下的太陽能電池增加的速率也不同，光照越強(qiáng)，斜率逐漸減小的越快，增加速率減小的越快，即太陽能電池的電阻增加速率增加越快。結(jié)論：光照越強(qiáng)，太陽能電池的增大速率越快。 4.加濾波片（577nm），光照最強(qiáng)時，改變阻值，電壓及電流的變化記錄于下表：電阻(k)12345678910u(V)0.410.741.011.241.421.591.721.861.982.1I(mA)0.410.370.330.30.280.260.240.230.210.2根據(jù)上表數(shù)據(jù)應(yīng)用MATLAB作出IV特性曲線如下：分析：由以上曲線可知：僅使單色光照射時，電流值隨電壓變化成線性，電阻保持不變，負(fù)載在保持線性變化，可知太陽能電池電阻也在隨電壓成線性變化。結(jié)論：單色光照射時，太陽能電池隨電壓變化成線性。5. 數(shù)據(jù)采集部分電腦操作采集的電流電壓的數(shù)據(jù)如下表電壓（V）2.7342.7452.7272.6992.7052.7132.6522.6182.5862.6412.579電流