一、概述

随着环保意识的增强，太阳能作为新能源行业的重要分支，越来越受到人类的关注，与此相对应的科教普及及下一代专业人才的培养也将成为重中之重。我公司针对目前行业标准之要求，结合太阳能开发的实际需要，推出了TRM-FD1A太阳能电池组件演示/测量系统，该系统包括太阳能实验的各种组件及材料，采用模块化构成，专为教学演示、学生实践而设计，使得我们可以开展太阳能领域内几乎所有的基本实验，可以很好的满足当前的教学要求。

二、系统特点

  1．新颖性：以前沿技术为导向，与实验相结合。

  2．开放性：开放式设计，用户可以利用装置资源进行二次设计。

  3．实用性：采用准实物设计。

  4. 通过此项的学习可以掌握组件的测试方法与产品特性。

三、设备组成及指标

1．实验操作台：操作台为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，台面上方有实验屏及电源箱，可用来放置实验模块并提供实验所需各种电源；台面下有抽屉和柜门，可用来放置工具、模块等。

2．太阳能电池组：太阳能电池组是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。具体参数如下：

★峰值功率： 5W *2块=10W；

★最大功率电压：17.5V；

★最大功率电流：1.95A；

★开路电压：22V；

★短路电流：2.2A；

★安装尺寸：222×180×18mm。

3．太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。具体功能如下：

★使用单片机和专用软件，实现智能控制，自动识别24V系统；

★采用串联式PWM充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命；

★多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能；

★具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。具有直流输出或0.5Hz频闪输出2种输出选择，频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。在频闪输出模式，负载可以使用感性负载；

★浮充电温度补偿功能；

★使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，方便直观。

4．蓄电池：一般为固体电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。具有如下特点：

★自放电率低；

★使用寿命长；

★深放电能力强；

★充电效率高；

★工作温度范围宽。

5．离网逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。为正弦波逆变器，具体功能参数如下：

★尺寸：200×420×400㎜；

★纯正弦波输出(失真率<4%)；

★输入输出完全隔离设计；

★能快速并行启动电容、电感负载；

★三色指示灯显示，输入电压,输出电压，负载水准和故障情形；

★负载控制风扇冷却；

★过压/欠压/短路/过载/超温保护。

6．负载：包括直流负载和交流负载。直流负载包括：LED灯，风机等；交流负载包括：节能灯和交流电机等。组件可调电子负载:功率--20W,范围:0---无限大，用于对组件的负载测试,形成I/V曲线图：

7．人工光源：模拟太阳发出500W的直射光，光谱范围：(300纳米-----3000纳米)，光强度连续可调（0---500W），照射角度两维方向（左右：0---360度，上下0---90度）连续可调电压：220伏，功率：500瓦。

8. 太阳能电池组件的温度特性测试:在被测组件背面装有恒温装置，保证组件表面温度均匀。温度在(环温----80度)范围内连续可调，设定点自动控温，精度: ±1℃。由测量仪器对组件的状态实时测量(温度，电压，电流，功率等参数)，可形成温度特性曲线图。

9．测试仪器：准确测试组件的太阳辐射强度，环境温度，电池组件的温度，开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点电压、最大功率点电流和填充因子。

★测试数据：Isc、Voc 、Ipm、Vpm、Pm、FF、Eff；

★显示曲线：I-V曲线、P曲线；

★具有光强修正、补偿功能；

★具有数据、曲线存储、打印及测试数据分析功能；

★Windows操作系统。

四、教学实验内容

  1) 不同角度辐射强度的测量；

  2) 太阳能电池作为能源转换器；

  3) 太阳能电池作为能量转换器/二极管；

  4) 不同遮蔽条件下太阳能电池的开路电压；

  5) 不同遮蔽条件下太阳能电池的短路电流；

  6) 不同的辐照度下太阳能电池的开路电压和短路电流；

  7) 不同入射角度下太阳能电池的短路电流；

  8) 太阳能电池的组合电路；

  9) 不同遮蔽条件下太阳能电池并联；

  10) 不同辐射强度下的太阳能电池的伏安特性曲线

  11) 太阳能电池的特征曲线（U/P），MPP，效率的计算；

  12) 模拟仿真实验：模拟一天从日出到日落环境下太阳能电池的工作情况；

  13) 通过太阳能电池对蓄电池和Gold Cap进行充电；

  14) 通过电机和灯泡蓄电池和Gold Cap进行放电；

  15) 建立一个独立运行的网络；

通过配套的软件可完成以下实验：

  1)PC测量值记录: 太阳能电池的伏安特性曲线记录；

  2) PC测量值记录: 直流电和交流电的转换；

  3) PC测量值记录: GoldCap电容器/蓄电池的充电和放电。

  4) 电池组件的温度特性测试，画出温度特性曲线。