基于5 kW太阳能模拟器的热化学反应器热性能研究

文章基于5 kW非共轴聚光型模拟器自行设计了太阳能热化学反应器,并建立了聚集辐照下反应器热性能数学模型。采用该模型计算并探究了太阳能模拟器功率、反应器内壁材料发射率、工作压力和进气速度对反应器内温度分布的影响规律。结果表明:增加太阳能模拟器功率以及反应器内壁面发射率将导致沿反应器中心线分布的温度升高;在同一进气速度下,随着工作压力的增加,沿反应器中心线分布的温度会升高;在同一工作压力下,随着进气速度的增加,沿反应器中心线分布的温度也会升高。该研究结果对反应器参数优化及其热应力分析具有一定的参考意义。

太阳能模拟器滤光片的研制

太阳能模拟器作为研究航天科技卫星空间环境模拟和太阳能电池的检测与标定的必要模拟设备，越来越受到人们的关注，其中，模拟器滤光片（AM1．5）是太阳能模拟器的关键元件。本文依据标准大气光谱和标准氙灯的光谱曲线，得到了AM1．5型太阳能模拟器滤光片的透射率光谱曲线。在此基础上用TFC膜系软件对该滤光片的膜系进行了设计、优化，并对该膜系进行了镀制工艺研究。光谱测试结果表明，所研制的滤光片的中心波长950nrn处的透射率T=15％，半宽度350nm；400。750131n波段内，平均透射率Ta≥95％，1200-1400nm内平均透射率Ta≥92％。光谱辐照度测试结果表明，其辐照匹配度在0．89～1．09之间，达到A类滤光片要求。

太阳能模拟电加热器的研究

吸热器是碟式太阳能热发电系统的重要部分,它决定着控制系统及发电机输出电能的性能。为了在实验室条件下模拟碟式太阳能热发电系统吸热器的工作情况,综合采用碟式太阳能热发电原理和吸热器技术,设计加工了一种太阳能模拟电加热器,并对其进行了实验研究,得到了较理想的效果,证明了该方法的可行。

太阳能模拟电加热器的研究

吸热器是碟式太阳能热发电系统的重要部分,它决定着控制系统及发电机输出电能的性能。为了在实验室条件下模拟碟式太阳能热发电系统吸热器的工作情况,综合采用碟式太阳能热发电原理和吸热器技术,设计加工了一种太阳能模拟电加热器,并对其进行了实验研究。

太阳能模拟器聚光特性实验研究

太阳能模拟器为高温吸热器、热化学反应器、高温材料等测试提供了稳定可靠、调节灵活的全天候辐射条件。本文介绍了一种高辐射能流的太阳能模拟器,包含19个独立的单元。每个单元包括一盏短弧氙灯(包含椭球面反射灯罩),一台冷却风机和一台电源控制器。每盏灯的输入电流范围是50~150 A,19盏灯的灵活组合使得该设备具有非常宽泛的能流使用范围(10%~100%)。实验通过"Mapping Method"得到了聚焦平面上的能流分布、峰值能流、总功率和转换效率等参数。测试结果表明:该太阳能模拟器的总功率达到了28.95 k Wth,峰值能流为2.33 MW/m2,平均辐射能流为545.54 k W/m2(直径为260 mm焦斑面),电-热转换效率为35%。本文介绍的太阳能模拟器为太阳能高温器件的测试提供了稳定可靠的室内模拟辐射源,为相关实验部件的性能评估提供了一种新的便捷途径。

太阳能模拟器聚光仿真及能流分布特性调控分析

高通量太阳能模拟器作为聚光太阳能热利用研究的重要实验平台,其聚光能流分布特性受运行功率、聚光镜结构等多种因素影响。该文以18 kW聚光太阳能模拟器实验平台为基础,采用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)进行光学仿真,分析其聚光能流特性。结果表明,聚焦光斑能流密度与氙灯运行功率呈线性关系,此外,安装误差等因素产生的靶面离焦现象将降低聚光能流密度与不均匀度。进一步地,为研究太阳能模拟器聚光结构的影响特性,计算分析了非共轴椭球面结构的聚光能流分布特征,与传统椭球设计相比,在非共轴偏转角为1.0°和1.5°时,对应聚光能流不均匀度分别降低至35.56%和12.48%,显著提高了聚光能流的均匀性。研究结果将为优化太阳能模拟器结构设计、改善其能流特性提供参考,以更好地满足太阳能热利用的实验需求。

小功率太阳能电池模拟装置的设计

阐述了一种小功率太阳能电池模拟装置。该模拟装置由AC-DC变换器与DC-DC变换器组成,AC-DC变换器将交流输入转换成直流电,DC-DC变换器将该直流电转换成具有太阳能电池输出特性的直流电。采用数字信号处理器MO-TOROLA56f801来控制.控制方法采用单极性SPWM法,模拟太阳能电池特性曲线采用三次样条插值算法。该控制方案已经在实验室得到验证,实际效果令人满意。

MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池的模拟研究

硫化亚锡(SnS)是一种Ⅳ-Ⅵ族层状化合物半导体材料,其禁带宽度与太阳能电池最佳带隙1.5 eV非常接近,并且在可见光范围内光的吸收系数很大(α>104 cm-1),因此SnS是一种很有应用前景的材料。本文利用太阳能电池模拟软件wxAMPS模拟了MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池,主要研究SnS吸收层的厚度、掺杂浓度和缺陷态等因素对太阳能电池性能的影响。研究发现:SnS吸收层最佳厚度为2μm,最佳掺杂浓度为1.0×10^(15) cm^(-3);同时高斯缺陷态浓度超过1.0×10^(15) cm^(-3)时,电池各项性能参数随着浓度的增加而减小,而带尾缺陷态超过1.0×10^(19) cm^(-3)·eV-1时,电池性能才开始下降;其中界面缺陷态对太阳能电池影响比较严重,界面缺陷态浓度超过1.0×10^(12) cm^(-2)时,开路电压、短路电流、填充因子和转换效率迅速下降。另外,通过模拟获得的转换效率高达24.87%,开路电压为0.88 V,短路电流为33.4 mA/cm 2。由此可知,MoS_(2)/SnS异质结太阳能电池是一种很有发展潜力的光伏器件结构。

新型硅基太阳能电池的数值模拟应用

新型硅基电池给研究者们带来了众多比传统晶硅电池更复杂的物理结构分析。为了更深入地了解太阳能电池的运行原理,多种数值模拟软件被广泛应用于设计优化电池光学、电学性能等。简述了太阳能电池数值模拟基本原理以及几种常用的模拟软件,重点阐述模拟计算在几种典型硅基电池中的应用。通过模拟结果的分析,总结了在新型硅基太阳电池设计中光学性能设计以及电学参数对其性能的影响,并适当提出进一步优化太阳能电池的方案。

Ge基钙钛矿太阳能电池的数值模拟研究

以SCAPS太阳能电池模拟软件设计了结构为Glass substrate/FTO/ZnO/CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/Cu_(2)O/Au的Ge基钙钛矿太阳能电池。探讨了吸收层的厚度和缺陷态密度、电子传输层的电子亲和势、载流子传输层和吸收层的界面缺陷态密度对电池性能的影响。由仿真结果知,当CH_(3)NH_(3)GeI_(3)厚度为500 nm、缺陷态密度为10^(18)cm^(-3)、电子传输层的电子亲和势为3.7 eV、电子传输层和吸收层界面及吸收层和空穴传输层界面的缺陷态密度分别为10^(12)cm^(-3)和10^(18)cm^(-3)时,电池性能得到了一定提升,输出特性为:开路电压为1.12 V,短路电流密度为15.00 mA·cm^(-2),填充因子为89.52%,效率为15.93%。

太阳能热泵系统数值模拟

太阳能热泵系统模型主要包括太阳能集热系统模型和热泵机组模型,通过蒸发器建立耦合关系。本文建立了太阳能集热系统和水-水热泵系统组成的太阳能热泵数学模型,利用集中参数法进行稳态模型的求解。为了验证模型,将计算数据和实验数据进行了对比,分析了模拟计算结果与实验结果的差别及误差存在的原因。

光伏电池组件太阳模拟器AM1.5滤光片的研究

通过将标准大气光谱与大功率圆弧形氙灯光谱的比较,获得了AM1.5型太阳能模拟器滤光片的透射率光谱曲线。通过膜系设计和镀制,研制出了中心波长为930 nm的负滤光片,该滤光片在930 nm处的透射率T=15%,400～750 nm波段内的平均透射率Ta≥93%,1200～1400 nm内平均透射率Ta≥91%。将6片相同的滤光片安装在测试面为1 200 mm×2 000 mm的脉冲式光伏组件太阳模拟器上进行测试,在氙灯的正上方,其光谱匹配度在0.91~1.05之间,达到了A类滤光片要求;而在离圆弧氙灯最远的位置2处,测试的光谱匹配度在0.73~1.06之间,达不到A类滤光片要求。最后,通过采用滤光片的优化组合拼接技术,使光伏电池组件模拟器测试面上所有点的光谱匹配度均达到了A类要求。

高效太阳能充电管理系统设计

提出了一种太阳能电池充电管理系统方案,旨在提高太阳能电池的能量利用率。设计的太阳能充电管理系统以MSP430F2274单片机作为主控制器,通过动态调节数字电位器MAX5401,从而使BQ24650芯片的Vmpptset电压值(也就是太阳能电池的最大功率电压)动态变化。Vmppset动态变化的过程就是最大功率点追踪的过程,整个动态调整的依据是自行设计的改进扰动观察法;同时利用单片机定时器产生的PWM波形来控制MOS管组成的开关,进行能量的分配调度。通过自行设计的太阳能电池模拟器对系统功能进行验证。结果表明,太阳能最大功率追踪效率能够稳定的维持在98%左右;加入动态电源路径管理技术之后使系统的太阳能利用率提高了16%,并且使铅酸电池充放电次数减少。

高汇聚比太阳能聚光特性分析综合实验设计

太阳能模拟器是开展太阳能光热利用实验研究和实验教学的重要平台。该文探讨了采用朗伯靶和CCD相机组合的能流密度间接测量实验,通过多类型组合和调控方式研究其高汇聚比聚光集热特性,结果发现,聚焦光斑能流密度高,呈现中间高、四周低的分布特性。该综合性实验有助于学生深入理解太阳能聚光集热原理和辐射传热等基础理论知识,并可为学生开展创新实践活动提供重要平台支撑,由此提高课程教学成效和学生的综合素养。

变换稳压型太阳能电源控制器MPPT跟踪精度的测试方法研究

本文主要介绍了通信领域应用的几种太阳能控制器的优缺点,并分析了通信用变换稳压型太阳能控制器原理,以及着重介绍了应用太阳能模拟源测试其最大功率跟踪的跟踪精度的试验方法,给通信制造商出厂检验以及运营商实际应用当中的验证提供合理的试验方法。

基于5kW非共轴聚光型模拟器性能数值研究

文章采用Tracepro软件对一个5 kW小型非共轴聚光型太阳能模拟器建立数学模型,通过实验验证了模型的准确性,并计算得到了太阳能模拟器中聚光镜的结构参数(旋转角度θ、后端开口直径、前端开口直径)和氙灯光源的安装误差(光源离焦、偏转角)对太阳能模拟器焦平面热流密度峰值和辐照不均匀度的影响规律。研究结果表明:太阳能模拟器焦平面热流密度峰值与辐照不均匀度随聚光镜旋转角度呈现逐渐下降的趋势;热流密度峰值与辐照不均匀度随聚光镜后端开口直径增加分别呈下降和上升趋势;热流密度峰值与辐照不均匀度随前端开口直径增加分别呈上升和下降趋势;光源离焦对焦平面热流密度峰值有负影响;光源偏转角度对热流密度峰值和辐照不均匀度几乎无影响。文章研究结果对太阳能模拟器聚光镜结构及汇聚光斑性能优化提供了理论指导。

多路太阳能功率变换模块控制策略研究

针对传统的太阳能电池单个功率变换器模块功率不易扩展的问题,设计一种可并联工作的太阳能电池变换器模块,在实际应用过程中,可通过直接改变并联在母线上的模块数调节整个发电系统的功率。设计模块的并联方案,对负载处于临界状态时的控制问题进行分析并提出一种解决方法。对该并联控制方案进行仿真与实际硬件电路并联实验,结果验证了方案的可行性。

光伏电池模拟器的设计与研究

光伏电池现在已经越来越多的应用在各个领域,对光伏电池的研究也越来越深入,但由于天气等方面因素,而不能随时利用光伏电池进行研究,因此设计太阳电池模拟器是十分必要的。根据太阳电池单体的数学模型,设计了电池单体的I-V特性曲线生成电路,实验结果表明该电路输出的I-V特性曲线能很好地满足模拟太阳电池单体的特性。为了维持直流母线的电压稳定,还设计了稳压调节器,并对太阳电池模拟器进行单支路和阵列实验来测试其直流母线特性。

光伏电池阵列模拟器的研究

根据光伏电池阵列的输出I-U特性,提出了利用四段折线拟合法对该特性曲线进行分段拟合,并在此基础上设计了基于Buck电路的太阳能电池模拟器。模拟器采用输出电流反馈PI调节,提高了系统的动态性能以及稳态精度。通过仿真验证了设计的合理性。

一种风光互补最大功率跟踪实验平台的研究与实现

提出了一种风光互补最大功率跟踪实验平台的实现方案,该方案在分析了风能和太阳能的输出功率特性的基础上,采用直流电机模拟风力机的风能模拟以及碘钨灯照射光伏板的太阳能模拟;在分析了最大功率跟踪控制本质的基础上,设计了一种Boost/Buck结合的DC/DC变换电路,并在分析了几种MPPT算法的基础上,完成了适用于本实验平台的3种算法的实现。研制了一台实验平台成品,其具有良好的人机交互界面,并已成功应用于风光互补发电实验系统。