太阳能光伏发电原理与应用实验报告

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1、.太阳能光伏发电原理与应用实验报告课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12 级应用光电子01学生学号：1209040110学生姓名：胡超学生成绩：指导教师：刘国华课题工作时间：2015.6.1 至 2015.6.4.实验一、太阳辐射能的测量下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段 （每两分钟记录一次）的太阳辐射强度：太阳辐射监测系 统瞬时值累计值时间总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06538113436411120.0310.0140.0160.0030.00910:0840410529832770.0560.0130

2、.0450.0040.01210:1044999347312680.0490.0130.0370.0040.00910:1241697304332460.0560.0120.0430.0040.03310:14645118525493470.0560.0120.0420.0040.03310:1619810557241050.0770.0140.0620.0060.04010:18549107425423260.0250.0130.0070.0030.01210:20610111485453290.0660.0130.0510.0050.03910:22631108513503040.0760

3、.0130.0610.0060.03910:24619108493452840.0760.0130.0620.0060.03610:26465103310391940.0750.0130.0590.0060.03410:28653109402472640.0670.0130.0430.0050.02710:30690111337482630.0790.0130.0460.0060.03210:32693113318472490.0830.0130.0420.0060.03110:34653115214482190.0820.0140.0350.0060.02910:36713118176531

4、450.0610.0130.0180.0050.02110:385751119244890.0870.0140.0200.0060.01510:407171155344900.0800.0140.0090.0060.010.根据表格数据用MATLAB分别作出各辐射瞬时值、 累计值与时间的关系曲线如下：.分析：由两个图像均可知总辐射散射辐射+直接辐射，总辐射与净辐射与反射辐射之和有一定差值， 差值应是有效辐射， 某时刻辐射累计值 =120 秒（此时刻辐射瞬时值 +上一时刻辐射瞬时值） /2. 由于天气原因， 仪器误差以及人为所致误差，致使实验数据不是很理想，太阳辐射值的采集应选择天气较好，阳光明

5、媚的日子。结论：总辐射散射辐射+直接辐射，总辐射与净全辐射和反射辐射之和的差值为地面的有效辐射。实验二：太阳能电池基本特性的测量1.下表为无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的I-U 特性U1（ v）0.50.7511.251.51.7522.252.52.75U2 (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根据表格由MATLAB 作 出 lnI u

6、1曲线，拟合成直线如下-8-8.5-9-9.5)A(-10Inl-10.5-11-11.5-120.5lnI-u 1图Y：拟合后直线y： 原 始 曲 线11.522.53电 阻 两 端 电 压 u1(V).分析：由图像可知lnI与电压呈线性变化，斜率为1.4798 即 =1.479，由两线重合点（2.25，-8.97）带入公式 lnIu1 ln I 0 算出 lnI 0 =-11.9296,即 I 0 =6.592A2. 下表为太阳能电池在光照时改变阻值电压随电流变化阻值8060402010864210.80.40.2100k电压u(v)4.63 4.625 4.617 4.607 4.581

7、 4.531 4.503 4.453 4.354 3.971 2.863 2.394 1.225 0.615电流0.046 0.058 0.077 0.115 0.229 0.453 0.563 0.742 1.089 1.986 2.863 2.993 3.063 3.075I(mA)功率0.214 0.267 0.355 0.531 1.049 2.053 2.535 3.305 4.739 7.884 8.197 7.164 3.752 1.891 P(mw)根据上表数据应用MATLAB分别作出电流随电压变化曲线、电阻功率随电流变化曲线如下：Iu曲 线3.5Y：拟合后曲线y： 原 始 数

8、 据 点32.5）Am（I2流电1.5中路电10.5011.522.533.544.550.5电 阻 两 端 电 压 u(V).9PR曲线Y：拟合后曲线8y： 原 始 曲 线76）wm（ 5P率4功出输 32100102030405060708090100电 阻 箱 阻 值 R(k )分析：由 IU 曲线得知电流随电压的增加而减小，斜率逐渐变大即减小速率变大两截距得出短路电流I sc =3.15mA, uoc =4.65V，由 PR 曲线得出最初功率随阻值增加而变大达到峰值后， 再根据电阻增加而减小， 可知最大输出功率 Pm =8.2mw, 对应的电阻值 R=4.1k，计算太阳能电池重要参数填

9、充因子 FF=Pm /（ I sc uoc ）=8.2mw/(3.15mA 4.65V)=0.56结论：电流随电压增大而减小， 而减小的速率在增大， 功率随阻值的增加先增大后减小，期间有一峰值。3.太阳能电池短路电流I sc 和开路电压 uoc 与相对光强 J / J0的关系J(m w)J0 0.9841.0581.1731.2741.41.5371.6551.724J/J011.0751.1921.2951.4221.5621.6821.752I sc(mA)3.23.64.14.75.56.689.8uoc （V）4.3734.454.544.624.74.774.864.94由表中数据应

10、用MATLAB分别作出短路电流I sc 与相对光强 J / J 0 的.曲线，开路电压uoc 与相对光强 J / J0 的曲线如下：1098）Am（c7I s流电6路短543154.94.8)v(4.7su压 4.6电路开 4.5 4.44.34.21Isc J/J 0曲 线Y：拟合后曲线y： 原 始 曲 线1.11.21.31.41.51.61.71.8相对光强J/J0uos J/J 0曲 线Y：拟合后曲线y： 原 始 数 据 点1.11.21.31.41.51.61.71.8相对光强J/J0.分析：由 I sc J / J0 曲线图像可知：短路电流随相对光强的增加即光强的增加，逐渐增加，且

11、增加速率也逐渐变大。由 uoc J / J 0 曲线图像可知：开路电流随 相对光强的增加即光强的增加， 且变化几乎成线性。结论：光照越强， 太阳能电池产生的电压越大，进而导致电路中电流变大。实验三：太阳能光伏发电系统实验由实验测得数据如下：太阳能正极输入电压u=13.54v;蓄电池输入 u=11.67；交流输出 u =107.5v实验四：太阳能电池综合特性的测量1.太阳能电池暗特性测试在无光照条件下在太阳能电池加-30V30V 偏压，测试太阳能电池两端的电压和通过太阳能电池的电流数值记录于下表U(V)-30-27-24-21-18-15-12-9-6-30u(V)-29.2-26.4-23.5

12、-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)00.382.415.177.9210.8113.7213.7216.5619.5925.5根据上表数据应用MATLAB分别作出 -30V30V 偏压下的IV特性曲线，只在正向偏压下的IV 特性曲线如下：.太阳能电池暗电阻IV特性曲线30Y：拟合后曲线y： 原 始 曲 线2520）A15m（I值10流电50

13、-5-20-100102030-30太 阳 能 两 端 电 压 （ v）太阳能电池正偏压暗特性曲线30拟合后曲线原始数据点2520）Am（ 15I值流电105000.511.522.533.544.5太阳能电池两端偏压（V）分析：根据两张曲线图， 得知电流值随电压的增加而升高，且增加速率随电.压的增加而增加，即电阻在减小，正偏电压下比反偏电压增加的更快。结论：太阳能电池的暗电阻在反偏电压下很大，且变化缓慢，而在正偏电压下较小，且减小的较快。2.太阳能电池光照特性测试不加滤波片，有光照最强下，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表：阻值（k） 12345678910u(V)0.951.752.42

14、2.973.243.453.523.553.583.6I(mA)0.940.870.80.740.650.570.50.440.390.35根据上表数据应用MATLAB 作太阳能光照时IV 特性曲线如下太阳能电池光照时IV特性曲线1拟合后曲线0.9原始数据点0.8）A0.7m（值流 0.6电0.50.40.511.522.533.54太阳能电池两端电压（V）分析：由 IV 特性曲线可知电压在增加时，电流减小， 且减小速率在增加。然而电阻变大时，其两端电压增加，电流减小，电阻呈线性变化，其曲线应是一条斜率不变的直线， 而现在斜率变大， 证明此时太阳能电池光电阻值随电压的增加而增加的.结论：太阳能

15、电池的光电阻随所加电压增加而减小，成反比。3.不加滤波片，有较低光照，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表：阻值(k ） 12345678910u(V)0.641.221.752.232.723.063.333.343.473.5I(mA) 0.630.60.580.550.530.510.460.430.380.34根据上表数据结合2 最强光照下的数据应用MATLAB作两条VR 曲线于一图如下：不同光强VR曲线3.5最大光强较低光强3） 2.5V（压电2端两池 1.5电能阳1太0.5012345678910电 阻 值 R(k )分析：由两条曲线均可知对电阻增加，负载两端的电压是增加的，线性增

16、加的电阻，其电压并不是线性增大， 而是变缓增加， 可知太阳能电池内电阻也在负载增加的同时增加，而不同光强下的太阳能电池增加的速率也不同，光照越强，斜率逐渐减小的越快， 增加速率减小的越快， 即太阳能电池的电阻增加速率增加越快。结论：光照越强，太阳能电池的增大速率越快。.4.加滤波片（ 577nm），光照最强时， 改变阻值，电压及电流的变化记录于下表：电阻12345678910(k )u(V)0.410.741.011.241.421.591.721.861.982.1I(mA) 0.410.370.330.30.280.260.240.230.210.2根据上表数据应用MATLAB 作出 IV

17、 特性曲线如下：加 载 滤 色 片 （ 577nm ） 在 最 强 光 强 时 的 IV 特 性 曲 线0.5拟合后直线原始数据点0.450.4）A 0.35m（I值流 0.3电0.250.20.40.60.811.21.41.61.822.22.4太阳能电池两端电压值（V）分析：由以上曲线可知：仅使单色光照射时，电流值随电压变化成线性，电阻保持不变，负载在保持线性变化，可知太阳能电池电阻也在随电压成线性变化。结论：单色光照射时，太阳能电池随电压变化成线性。5.数据采集部分电脑操作采集的电流电压的数据如下表电压（ V）电流（ mA ）电压（ V）电流（ mA ）2.7342.7452.7272.6992.7052.7132.6522.6182.5862.6412.5790.0270.0300.0330.0440.0540.0640.0840.1000.1110.1210.1372.5622.3642.3522.3412.2562.1992.1162.0632.1342.0031.9370.1450.2350.2530.2800.3130.3540.4080.4400.480.4810.524.分析：电脑采集与手动采集差异较大，人为误差减小，数据精确，电流还是随电压成反比。.