Разработка структуры математической модели буферной фотоэлектрической СЭС, страница 3

С учетом того, что БФ не работает на протяжении всего витка, для случаев одноосной и двухосной ориентации БФ необходимую минимальную мощность БХ можно оценить из соотношения:

Поток мощности через накопитель равен разности мощностей генератора и нагрузки:

Положительному значению N_БХ - соответствует состояние заряда накопителя. Отрицательному значению N_БХ - соответствует состояние разряда.

Проинтегрировав график потока мощности, можно получить зависимость от времени текущей заряженности накопителя:

Минимальное необходимое значение установленной емкости:

Для характеристики накопителей на основе батарей электрохимических аккумуляторов чаще всего используют электрохимическую емкость.

Необходимую установленную электрохимическую емкость БХ можно определить по формуле:

Для СЭС с нестабилизированной шиной, у которых напряжение на главной шине меняется вместе с напряжением на БХ, при расчетах в качестве U_БХраб принимается минимальное рабочее напряжение СЭС.

б) Расчет потребных мощности БФ и емкости БХ на начало ресурса

Коэффициенты деградации определяются по эмпирическим зависимостям:

К_{дег БФ}=ЕХР(-τ_КА/16);

К_{дег БХ опт}=0.4∙(-τ_КА/1.5)+0.6(-τ_КА∙0.03);

К_{дег БХ песс}=0.6∙(-τ_КА/1.5)+0.4(-τ_КА∙0.03);

Определяем мощность БФ и емкость БХ на начало ресурса:

;

.

в) Проверка рассчитанных параметров на энергобалансной модели СЭС

Для расчета используем энергобалансную модель:

где  - мощность БФ;

К_осв – коэффициент освещенности;

 - коэффициент деградации БФ;

 - установленная мощность БФ;

 - мощность нагрузки.

;

где  - дежурная нагрузка;

 - сеансная нагрузка.

;

 -  средний ток БХ на заряде;

  (< 0.9);

  (>0.9);

где с - относительная разряженность БХ.

;

 - установленная емкость БХ;

- коэффициент деградации БХ (см. рис. 2.2);

U_акк = f(c);

U_БХ = n∙U_акк;

где U_акк – напряжение аккумулятора; n – количество аккамуляторов.

U_БХ – напряжение на БХ.

Поверочный расчет на прочность БФ. Расчет массы панели

где М_пан - масса панели БФ;

М_ФЭП - масса ФЭП;

М_сот - масса сотопластовой панели;

к₃ - коэффициент запаса.

Определим массу одного ФЭП. Пусть ФЭП состоит из полупроводника, кремниевого типа, который имеет р - проводимость, n - проводимость в кремнии обеспечивают насыщением базы фосфором, на освещенной стороне, которая имеет n-проводимость, наносят контактную сетку с серебра и защищают стеклянной пластиной, на тыльную сторону наносят цельный контакт.

Масса элемента будет равна:

где ρ_Si – плотность кремния; l₁ – ширина элемента; l₂ – длина элемента; δ_Si – толщина слоя кремния; ρ_ст – плотность защитного слоя; δ_ст – толщина защитного слоя; ρ_Ag – плотность материала контактов; t – ширина собирающего контакта, δ – толщина контактов; z – количество контактов в сетке.

Масса ФЭП на панели определяется по формуле:

где n_э = 6 - число последовательно соединенных элементов в модуле; m_э = 4- число параллельно соединенных элементов в модуле; n_м = 8- число последовательно соединенных модулей в панели; m_м = 7 - число параллельно соединенных модулей в панели.

Плотность сотового наполнителя:

где ρ_Al - плотность алюминия; t_Al - толщина фольги; а - длина грани ячейки.

Объем сотового наполнителя:

где S_П- площадь панели равная:

Масса сотового наполнителя:

Масса несущего слоя:

Тогда масса панели

Тепловой расчет БФ.Тепло, излучаемое с двух сторон панели БФ, эквивалентно поглощенной энергии солнечного излучения за вычетом полезной электрической мощности.

где ε₁ - степень черноты лицевой поверхностей БФ; ε₂- степень черноты тыльной поверхностей БФ; σ - постоянная Стефана-Больцмана; E_солн – солнечная постоянная; N_эл- мощность одной панели; S_БФ- площадь панели;

Тогда равновесная температура для работающей БФ будет равна:

Для неработающей БФ равновесная температура будет равна:

Список использованной литературы

1.  Безручко К.В., Белан Н.В, Белов Д.Г., Губин С.В., Драновский В.И., Кривцов В.С., Перекопский И.Т., Туркин И.Б.  Солнечные энергосистемы космических аппаратов. Физическое и математическое моделирование - Х. ХАИ 2000. - 515с.

2.  Безручко К. В. Расчет характеристик солнечных батарей на основе математических моделей / Учебное пособие для курс, и дипл. проект. -Харьк. авиац, ин-т., Харьков, 1995. -42 с.

3.  Безручко К.В. Ковалевский В.В. Расчет характеристик химических аккумуляторных батарей на основе математических моделей Учеб. пособие по курсовому и дипломному проектированию. Харьков: ХАИ, 1996.44с.

4.  Бортовые энергосистемы на основе солнечных и химических батарей./ Н.В. Белан, К.В. Безручко, В.Б. Елисеев и др. – в 2-х частях. Харьков, ХАИ, 1992 г. – 452с.