太阳能电源的研究设计

太阳能电源的研究设计 水情遥测系统采集数据测量站点不少处于地形环境十分复杂、交通不便、传输距 离远、无电网供电的地方。作者在设计完成的一点二址的水情遥测系统中，对其中的 一站点电源设计选用太阳能对蓄电池进行浮充的电源方案，现介绍如下。 首先，数据采集仪器应采用低功能耗的。 其次，选择的太阳能发电板和蓄电池应是经济、可靠性的。既要防止太阳能发电 板在阴雨期容量不够，达不到测量目的，又要避免容量过大，造成浪费。 一、关于硅太阳能发电板容量 硅太阳能发电板容量是指平板式太阳能板发电功率 WP。太阳能发电功率量值取决 于负载 24h 所能消耗的电力 H(WH)，由负载额定电源与负载 24h 所消耗的电力，决定 了负载 24h 消耗的容量 P(AH)，再考虑到平均每天日照时数及阴雨天造成的影响，计算 出太阳能电池阵列工作电流 IP(A)。 由负载额定电源，选取蓄电池公称电压，由蓄电池公称电压来确定蓄电池串联个 数及蓄电池浮充电压 VF (V)，再考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压 VT (v)及反充二极管 P-N 结的压降 VD(V)所造成的影响，则可计算出太阳能电池阵列的 工作电压 VP(V)，由太阳电池阵列工作电源 IP(A)与工作电压 VP(V)，便可决定平板式 太阳能板发电功率 WPW，从而设计出太阳能板容量，由设计出的容量 WP 与太阳能电池 阵列工作电压 VP，确定硅电池平板的串联块数与并联组数。 太阳能电池阵列的具体设计步骤如下： １.计算负载 24h 消耗容量 P。 P=H/V V——负载额定电源 2.选定每天日照时数 T(H)。 3.计算太阳能阵列工作电流。 IP=P(1+Q)/T Q——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00 4.确定蓄电池浮充电压 VF。 镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为 1.4～1.6V 和 2.2V。 5.太阳能电池温度补偿电压 VT。 VT=2.1/430(T-25)VF 6.计算太阳能电池阵列工作电压 VP。 VP=VF+VD+VT 其中 VD=0.5～0.7 约等于 VF 7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ 平板式太阳能电板。 WP=IP×UP 8.根据 VP、WP 在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。 二、关于蓄电池的容量计算 蓄电池的容量由下列因素决定： 1.蓄电池单独工作天数。在特殊气候条件下，蓄电池允许放电达到蓄电池所剩容 量占正常额定容量的 20%。 2.蓄电池每天放电量。对于日负载稳定且要求不高的场合，日放电周期深度可限 制在蓄电池所剩容量占额定容量的 80%。 3.蓄电池要有足够的容量，以保证不会因过充电所造成的失水。一般在选蓄电池 容量时，只要蓄电池容量大于太阳能发电板峰值电流的 25 倍，则蓄电池在充电时就不 会造成失水。 4.蓄电池自身漏掉的电能。随着电池使用时间的增长及电池温度的升高，自放电 率会增加。对于新的电池自放电率通常小于容量的 5%，但对于旧的质量不好的电池， 自放电率可增至每月 10%～15%。 在水情遥测系统中，连续阴雨天的长短决定了蓄电池的容量，由遥测设备在连续 阴雨天中所消耗能量 安时数 加上 20%因子，再加上 10%电池自放电能 安时数，便 可计算出蓄电池的容量源。 按照两种容量方案的计算，作者计算完成了太阳能电源的设计： 1.测站的主要参数： 每隔 5min 发射一次数据，发射时间 2Sec； 发射机输入电压 DC13.8V，输出电流 5A； 当地日照时数 7～8h。 2.测站蓄电池容量经计算得出为 38AH。 3.测站太阳能电池容量阵列输出功率 WP W 为 25～35w。 综合以上结果，太阳能电源设计值为： 蓄电池：采用铅酸蓄电池，容量 38AH，采用 2 个容量 20AH 并联形式；太阳能电池 阵列：输出功率 25～35W，采用标准块板 一块输出容量 25～38W，一块正好。 三、太阳能电源安装使用中注意的问题 1.阵列板选择安装在周围无高大建筑物、树木、电线杆等无遮挡太阳光和避风处。 2.太阳能电池阵列板配套的蓄电池在第一次使用时，要先充电到额定容量，不可 过充或过放。 3.注意定期的维护工作。此电源系统经济可靠，安装方便，利于维护，在 实践中取得了满意的效果。