Один из методов реализующих ориентацию солнечной панели на Солнце заключается в следующем: две фотоэлектрические ячейки устанавливают на основании под углом 45º (рис. 6.34), их выводы соединяют последовательно через привод двигателя обеспечивающего поворот панели. Соединение выполняют так, чтобы выходные токи ячеек были направлены встречно (рис.6.35). Таким образом, когда солнечные лучи падают перпендикулярно основанию, на котором установлены ячейки, выходные токи обоих ячеек равны I0•cos45º. В результате суммарный ток в приводе равен 0, и панель не поворачивается. Как только Солнце отклоняется от нормали, углы солнечных лучей становятся различными для этих ячеек, а значит, становятся различными и значения выходных токов:
Следовательно, ток в приводе:
.
Используя разложение в ряд Тейлора:
преобразуем выражения для токов:
Тогда ток привода
.
(6.11)
Небольшие панели могут использовать устройства для ориентации на Солнце, установленные на одном полюсе. Большие панели разделяют на небольшие модули, каждый из которых имеет свои приводы с одной или двумя осями. Такое решение позволяет упростить конструкцию и устраняет проблему, связанную с большими передвижениями.
Рис.6.35. Принципиальная схема сантрекера
6.3.6. Определение пика мощности, генерируемого солнечной панелью
Устройство ориентации ориентирует панель так, чтобы она собирала максимум солнечной радиации. Однако это не является достаточным условием для генерации максимальной мощности. На рисунке 6.30 показано, что панель должна работать при некотором напряжении, которое соответствует максимуму мощности при данном эксплуатационном режиме. Вначале рассмотрим принцип электрического регулирования пиковой мощности.
Если панель работает при напряжении V и токе I, на вольтамперной характеристике, то выдаваемая мощность равна P = V•I Ватт. Если рабочая точка начинает двигаться от вышеупомянутого положения, то новый ток будет равен I+∆I, и напряжение V+∆V, а генерируемая мощность станет
.
(6.12)
Упростив выражение 4.12 и, пренебрегая членом (∆V•∆I), получим:
.
(6.13)
Величина ∆Р должна быть равна нулю в точке максимума, и в её окрестности. Следовательно, переходя к пределу, получим:
. (6.14)
Следует отметить, что dV/dI является динамическим импедансом источника, а V/I статическим.
Существует три метода получения пиковой мощности от модуля:
1) Первый метод заключается в том, что на шину модуля подаётся маленький токовый сигнал, и измеряются динамический Zd = dV/dI импеданс и статический Zs=V/I импеданс. При этом рабочее напряжение увеличивают или уменьшают до значения, при котором Zd = –Zs. Это значение будет соответствовать пику мощности.
2) Во втором методе рабочее напряжение увеличивают до тех пор, пока dP/dV имеет положительное значение. Т.е. до тех пор, пока увеличивается выходная мощность. Если значение dP/dV отрицательно то, уменьшают рабочее напряжение. Рабочее напряжение не изменяют, если dP/dV ≈ 0 в пределах предварительно установленной мёртвой зоны.
3) Третий метод основан на том, что для большинства ячеек, отношение напряжения соответствующего пику мощности к напряжению холостого хода (т.е. Vmax P/Voc) примерно постоянно и обозначается как К. Например, для высококачественных, прозрачных кремниевых ячеек К = 0,72. Для определения рабочего напряжения непрерывно измеряется напряжение холостого хода ячейки находящейся в тех же условиях что и рабочий модуль. Рабочее напряжение равно K•Voc.
6.3.7. КПД солнечного элемента
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.