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          太陽能電源的研究設計

          www.brightwaylogistics.com 2006年12月17日

              首先,數據采集儀器應采用低功能耗的。

            其次,選擇的太陽能發電板和蓄電池應是經濟、可靠性的。既要防止太陽能發電板在陰雨期容量不夠,達不到測量目的,又要避免容量過大,造成浪費。

            一、關于硅太陽能發電板容量

            硅太陽能發電板容量是指平板式太陽能板發電功率WP。太陽能發電功率量值取決于負載24h所能消耗的電力 H(WH),由負載額定電源與負載24h所消耗的電力,決定了負載24h消耗的容量P(AH),再考慮到平均每天日照時數及陰雨天造成的影響,計算出太陽能電池陣列工作電流IP(A)。

            由負載額定電源,選取蓄電池公稱電壓,由蓄電池公稱電壓來確定蓄電池串聯個數及蓄電池浮充電壓VF (V),再考慮到太陽能電池因溫度升高而引起的溫升電壓VT (v)及反充二極管P-N結的壓降VD(V)所造成的影響,則可計算出太陽能電池陣列的工作電壓VP(V),由太陽電池陣列工作電源IP(A)與工作電壓VP(V),便可決定平板式太陽能板發電功率WPW,從而設計出太陽能板容量,由設計出的容量WP與太陽能電池陣列工作電壓VP,確定硅電池平板的串聯塊數與并聯組數。

            太陽能電池陣列的具體設計步驟如下:

           。.計算負載24h消耗容量P。

            P=H/V

            V——負載額定電源

            2.選定每天日照時數T(H)。

            3.計算太陽能陣列工作電流。

            IP=P(1+Q)/T

            Q——按陰雨期富余系數,Q=0.21~1.00

            4.確定蓄電池浮充電壓VF。

            鎘鎳(GN)和鉛酸(CS)蓄電池的單體浮充電壓分別為1.4~1.6V和2.2V。

            5.太陽能電池溫度補償電壓VT。

            VT=2.1/430(T-25)VF

            6.計算太陽能電池陣列工作電壓VP。

            VP=VF+VD+VT

            其中VD=0.5~0.7

            約等于VF

            7.太陽電池陣列輸出功率WP平板式太陽能電板。

            WP=IP×UP

            8.根據VP、WP在硅電池平板組合系列表格,確定標準規格的串聯塊數和并聯組數。

            二、關于蓄電池的容量計算

            蓄電池的容量由下列因素決定:

            1.蓄電池單獨工作天數。在特殊氣候條件下,蓄電池允許放電達到蓄電池所剩容量占正常額定容量的20%。

            2.蓄電池每天放電量。對于日負載穩定且要求不高的場合,日放電周期深度可限制在蓄電池所剩容量占額定容量的80%。

            3.蓄電池要有足夠的容量,以保證不會因過充電所造成的失水。一般在選蓄電池容量時,只要蓄電池容量大于太陽能發電板峰值電流的25倍,則蓄電池在充電時就不會造成失水。

            4.蓄電池自身漏掉的電能。隨著電池使用時間的增長及電池溫度的升高,自放電率會增加。對于新的電池自放電率通常小于容量的5%,但對于舊的質量不好的電池,自放電率可增至每月10%~15%。

            在水情遙測系統中,連續陰雨天的長短決定了蓄電池的容量,由遙測設備在連續陰雨天中所消耗能量安時數加上20%因子,再加上10%電池自放電能安時數,便可計算出蓄電池的容量源。

            按照兩種容量方案的計算,作者計算完成了太陽能電源的設計:

            1.測站的主要參數:

            每隔5min發射一次數據,發射時間2Sec;
            發射機輸入電壓DC13.8V,輸出電流5A;
            當地日照時數7~8h。

            2.測站蓄電池容量經計算得出為38AH。

            3.測站太陽能電池容量陣列輸出功率WP W為25~35w。

            綜合以上結果,太陽能電源設計值為:

            蓄電池:采用鉛酸蓄電池,容量38AH,采用2個容量20AH并聯形式;太陽能電池陣列:輸出功率25~35W,采用標準塊板一塊輸出容量25~38W,一塊正好。

            三、太陽能電源安裝使用中注意的問題

            1.陣列板選擇安裝在周圍無高大建筑物、樹木、電線桿等無遮擋太陽光和避風處。

            2.太陽能電池陣列板配套的蓄電池在第一次使用時,要先充電到額定容量,不可過充或過放。

            3.注意定期的維護工作。此電源系統經濟可靠,安裝方便,利于維護,在實踐中取得了滿意的效果。

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