聚光光伏与温差联合发电装置的研究

针对太阳能量利用率较低的现状,设计了基于砷化镓多结太阳能电池、半导体温差发电片的聚光光伏与温差联合发电装置.通过测量得出单独聚光光伏发电模块在几何聚光比为75时光电转换效率最大,达31.87%;而在加了半导体温差发电模块之后在几何聚光比为112时系统光电转换效率达32.81%,提高了整体光能量转化电能效率.     

基于光敏电阻的太阳能板光源自动跟踪演示装置

从大学物理传感器类实验出发,以光敏电阻的应用为例,设计研究光敏电阻在亮光和暗光下的特性实验,利用光敏电阻模拟控制路灯“晚上亮灯、白天不亮”的效果,并制作了太阳能板光源自动跟踪演示装置．在太阳能板4个方位对称地安装光敏电阻,并置于二维转动云台上,实现在手动模式下,通过按键调节太阳能板转动;在自动模式且弱光环境下,自动跟踪手机点光源位置变化．     

自清洁追日太阳能发电系统

自清洁追日太阳能发电系统包括以单轴光源追踪器为核心的自动追日太阳能发电系统和由时钟电路、雨滴传感器构建的自清洁系统,可以实现太阳能板的自动追日发电和自动清洁.单轴光源追踪器通过自动追踪太阳方位,使太阳能电池板与太阳光线始终垂直,确保接收到的有效光照强度达到最大.自清洁系统可以使太阳能电池板实现自动清洁,有效消除"热斑效应",提高光电转化率.     

基于非平衡电桥原理的太阳能双轴跟踪系统的设计

基于非平衡电桥原理,设计出一种可以自动跟踪光线的太阳能双轴跟踪设备.该设备利用光敏电阻阻值随着光照强度变化而改变这一特征,通过非平衡电桥输出大小和方向随光强变化而改变的电流.电流经过光电耦合器和三极管放大后,再通过继电器来控制两部相互独立的水平控制角和高度控制角电机的正反转,巧妙地实现了设备自动跟踪光信号的这一"智能化...     

小型风光互补发电演示装置

研制了适用于大学物理演示实验教学的小型风光互补发电演示装置,该装置由叶片、风力发电机、光伏太阳能电池板、控制器、蓄电池、逆变器、负载等几部分组成.整个系统以光电互补控制器为核心,经由风力发电机与光伏太阳能电池板将风能和太阳光能转变为电能,并将其储存于蓄电池中供负载使用.该装置展示了风力发电系统的组成,演示了风力发电原理和相关空气动力学原理.     

聚光光伏与甲醇重整热化学互补发电系统性能研究

本文提出了太阳能光伏电池与甲醇中低温重整反应相结合的发电系统;通过太阳能的梯级利用以及物理能与化学能之间的品位耦合,太阳能净发电效率较单一光伏或甲醇热化学发电方式获得显著提升。热力学分析表明,在100~250℃C的系统运行温度范围内,系统的理论太阳能净发电效率达43.6%~44.3%(已考虑光学损失),显著高于光伏系统(22.5%)及热化学系统(32.7%)。系统约50%的太阳净发电量来自甲醇重整产物氢气,以化学能形式实现了太阳能的高效储能,且光伏、热化学发电随温度变化的相反趋势间互补达到了稳定输出的效果。此外,系统产生的电能中约25%来自太阳能,高于单一太阳能甲醇热化学发电系统的14%,对化石能源的依赖度降低。光伏与热化学互补发电为太阳能高效综合利用提供了新的思路。     

用于太阳能光伏发电的高倍聚光系统

 研究了基于三结型（InGaP/InGaAs/Ge）高效太阳能电池的太阳能光伏发电的高倍聚光系统。该系统采用高次非球面光学玻璃卡塞格林系统,运用Zemax和Tracepro光学设计软件完成200~500倍太阳能聚光系统的设计,同时设计了单片型高倍太阳能聚能光学组件,用热压成型方法研制了太阳能聚能透镜（副镜）。采用16个性能相同的聚光光学组件和相同数量的三结型太阳能电池组成高倍聚光型太阳能光伏组件,极大地提高了聚光比,为太阳能光伏发电的高倍聚光器设计提供参考和依据。     

全碳太阳能热光伏系统

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器。堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择发射率。本文结合能量平衡模型和等效电路模型建立了可靠的CSTPV系统理论模型,并对CSTPV系统进行表征。当发射器吸收器面积比为3,太阳能聚光倍数为3000时,系统效率达到最大值16.2%,比相同条件下钨发射器太阳能热光伏系统最大效率(12.4%)提高了30.6%。     

两级透射-反射聚光分频电热联产系统设计和分析

在传统聚光条件下的太阳能光伏发电系统中,由于太阳光中存在所有波段的光子,而其中只有一部分能够被太阳电池用来发电,其余的部分进入太阳电池之后非但不会被用于发电,反而会变成热量使太阳电池升温,从而使电池光电转换效率下降．本文设计了一种聚光且具有分频功能的太阳能电热联产系统,利用线聚焦菲涅尔透镜和光谱选择性透过涂层改善太阳电池表面的入射光环境,在聚光的同时将不利于光伏发电的太阳光波段反射并加以收集利用．分析结果表明,与相同条件下传统的只进行聚光的光伏系统相比,两级透射一反射聚光分频电热联产系统具有更高的太阳能利用效率．     

光伏发电系统非接触并网供电自动控制方法

针对光伏发电系统非接触并网供电过程中存在的电能信号输出不稳定的问题,提出了非接触并网供电自动控制方法。首先在光伏发电系统以及并网供电线路上安装相应的硬件设备,包括控制器、逆变器以及驱动设备等,其次采用非接触并网的方式形成供电传输链路,利用安装的硬件设备自动监测供电系统中的电流信号与电压信号,以监测结果为基础,分别从并网电流平衡与最大供电功率两个方面,实现了对光伏发电系统并网供电的自动控制。为检测设计控制方法的性能设计了实验,实验测试结果表明:光伏发电系统非接触并网供电自动控制方法可以缩小供电电流与电压的浮动范围。     

智能光跟踪综合演示仪的研制

研制了一款基于C8051F021单片机控制的智能光跟踪综合演示仪。利用仪器自带的LED光源系统,模拟不同角度和亮度的光源变化,通过三维光敏传感器根据测得光强的大小,将模拟量转变为数字量并传递到单片机控制系统,控制机械调整模块调整装置的位置,以找到光强最强的位置,完成光源的跟踪定位,从而演示光跟踪现象的工作原理。     

聚光型粗细调互补阳光信号采集器的研制

高准确度自动跟踪系统是太阳能聚光器必不可少的组成部分,而信号采集器能否精确可靠地采集到阳光照射方向的信号又是自动跟踪准确度的关键.本文提出了一种粗细调互补信号采集器的设计方案,在正常工作期间通过软件能够根据需要不断地自动调整选择二组光电传感器中其中一组输出的差模信号作为有效信号,从而有效地解决了大范围寻找太阳和高准确度跟踪之间的矛盾|而在此基础上改进为对聚光后的阳光信号进行采集的新结构,又彻底解决了光电传感器本身在光照强度很大时进入饱和区与光照强度很弱时输出的差模信号太小的问题,有效延长了聚光器在早晚时段的正常工作时间.据此原理制作的聚光型粗细调互补信号采集器应用于某公司的CPV型1200W砷化镓发电系统中,取得了很好的跟踪效果,其实际跟踪误差≤0.1°（立体角）.     

太阳全方位自动跟踪实验平台的设计

设计了简单的太阳全方位自动跟踪实验平台,并对其实用性进行了模拟试验,证明了该系统的可行性.     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

基于CPV技术的LED路灯聚光器的研究

以120W大功率LED路灯太阳能电池板为研究对象,通过聚光光伏技术,利用光学透镜(聚光器)提高太阳能电池的光电转换效率。利用聚焦作用增大光照密度,有效地降低了太阳能光照面积,极大地减少了光电材料的使用量,大幅度降低了太阳能电池的成本。通过光学仿真软件TracePro进行仿真,验证了其可行性。     

平板集热太阳热电器件建模及结构优化

太阳能热电转换是光伏效应外另一种直接将太阳辐射转变为电能的途径, 近年来已经成为太阳能利用的热点之一. 本文以Bi₂Te₃材料为基础构建平板集热太阳热电器件模型, 采用有限元法分析AM1.5辐射条件下器件温度分布情况, 并结合基于温度的物性参数计算集热比、热臂截面积与长度变化等因素对器件的开路电压、 最大输出功率及转化效率的影响. 研究发现: 集热比与热臂长度的变化对器件性能有显著影响, 热臂截面积的变化对器件转化效率影响相对较弱; 在这一模型中, 平板集热太阳热电器件的转化效率达到1.56%.     

基于散射矩阵法的飞机壁板声学优化设计

采用散射矩阵法分析夹层板结构声学特性,并对典型的夹层板结构即飞机壁板进行声学优化,预计飞机壁板隔声特性,获得蒙皮、隔声隔热层、内饰板及它们的组合结构的声学性能。针对尾吊飞机客舱后部噪声过大问题,通过增加铺设隔热隔声层以及部分区域优化安装阻尼层等一系列被动降噪处理方法,对主要传递路径的飞机壁板结构进行优化,降低客舱后部噪声水平,并进行试验验证。试验结果表明:散射矩阵法可快速准确获得夹层结构的隔声性能,并与混响室法测试结果吻合较好;在厚度不变的前提下,改变隔热隔声层的铺设方式和材料密度对壁板隔声性能影响较小,但在蒙皮内侧粘贴阻尼层能在一定频段范围提高壁板隔声性能;将优化的壁板构型应用到飞机后舱段侧壁板,舱内噪声水平可降低约3 dB。     

基于PI调节占空比的自适应MPPT方法

最大功率点跟踪(MPPT)技术是提高光伏发电效率的重要途径之一。扰动观测法是MPPT控制中最常用的方法,针对其无法兼顾跟踪速度与最大功率点跟踪过程的震荡问题,提出了一种基于PI调节占空比的自适应MPPT方法,该方法针对占空比采用基于PI调节的自适应策略。通过Simulink建模仿真,与其他方法进行对比分析,结果显示了该方法可显著地提高了最大功率点跟踪的速度与精度。     

聚光光强对光伏电池阵列输出性能的影响

基于槽式聚光热电联供系统,深入分析晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列在高倍聚光下的输出特性及输出功率的影响因素.研究结果表明,聚光光强下砷化镓电池阵列输出性能优于晶硅电池阵列,高光强会导致光伏电池禁带宽度变窄,短路电流成倍增加,增加输出功率,但同时耗尽层复合率变大,开路电压降低,制约阵列的输出功率;高光强还引起电池温度升高,电池阵列串联内阻增加.分析表明聚光作用下电池阵列串联内阻对输出功率影响巨大,串联内阻从0 Ω增加1 Ω,四种电池阵列输出功率分别损失67.78%,74.93%,77.30%和58.01%. 关键词： 热电联供 太阳电池阵列 串联内阻 输出功率     

一种高效稳定的光伏LED照明系统设计

为提高光伏照明系统中太阳能电池的光能利用率,对太阳能电池输出进行最大功率跟踪。设计以最大功率跟踪芯片SM72442为核心的太阳能充电控制电路,采用光伏全桥驱动芯片SM72295驱动MOS管,构成同步Buck电路,实现太阳能输出最大功率跟踪;利用LED驱动芯片XL6005设计LED驱动电路。测试数据表明,太阳能光伏电池的充电效率平均达到87.92%,LED驱动电路效率最高为91.6%。系统工作稳定,能满足特定场合下的照明需求。