Снятие вольтамперных характеристик солнечной батареи

Для исследований была взята солнечная батарея SOL5N фирмы Velleman.

Основные характеристики солнечного модуля:

· мощность: 1,5 Вт (максимальная)

· Номинальное напряжение: 17.5V

· ток: 125 мА (максимальный)

· Размеры: 340 х 120 х 14мм

· Вес: 0,45 кг

Рис.13 солнечная батарея SOL5N фирмы Velleman

Рис. 14 Принципиальная схема для снятия вольтамперных характеристик.

Принцип работы системы: регулируя сопротивление на переменном резисторе, меняется ток и напряжение, и фиксируются показания амперметра и вольтметра.

На рисунке 15 изображена вольтамперная характеристика солнечной панели SOL5N. Каждому графику соответствует разная освещенность.

Рис.15 График вольтамперной характеристики солнечной панели SOL5N

По графикам на рисунке 16 видно, что максимальная мощность достигается при значениях напряжения 15-15,5 В.

Рис.16 графики зависимости выходной мощности от напряжения

Каждой точке на графике 17 соответствует максимальная сила тока и напряжения, каждого, из 6 графиков. Из графика следует, что оптимальное напряжение для этой солнечной панели составляет порядка 15В.

Рис.17 графики зависимости оптимального силы тока от оптимального напряжения.

Рис.18 Зависимость вырабатываемой энергии от времени суток для двух положений солнечного элемента.

С 8 часов до 9³⁰ чистое небо. Разница в зависимости вырабатываемой энергии от угла на уровне ошибки. Нагрузка R-эталонное сопротивление равна 1000 Ом.

По графику видно, для солнечной погоды зависимость угла наклона солнечной панели незначительна. А при облачной погоде угол наклона существенно влияет на вырабатываемую энергию.

Рис. 19 Зависимость напряжения выдаваемой солнечной батареей от времени, снятая 28 марта 2012 г.

На графике (Рис.19) имеется множество провалов, это обусловлено облачной погодой.

Разработка схемы и сборка опытного образца

Для аккумулирования солнечной энергии совместно с ст.преподавателем Ивановым А.Л. была составлена схема (рис. 20):

Рис. 20 Понижающий DC/DC преобразователь

Принцип работы преобразователя.

Схема состоит из дросселя L, диода D на входе и конденсатора С на выходе. В качестве ключа используется транзистор, который управляется прямоугольными импульсами с регулированием от широтно-импульсного модулятора с частотой от 40 кГц до 1 МГц.
Рассмотрим работу упрощенной схемы. При замыкании ключа S происходит заряд конденсатора С через дроссель L. Однако возникающая Э.Д.С. самоиндукция в дросселе L ограничивает заряд конденсатора С. В этом случае конденсатор С дополнительно подзаряжается через диод D. Напряжение на конденсаторе С зависит от входного напряжения, причем это напряжение будет увеличиваться за счет увеличения длительности импульса, протекающего через ключ S, и уменьшения длительности импульса. Напряжение на выходе транзистора ключа S является усредненным на выходе фильтра LC и доходит до нагрузки. Цикл работы происходит в два этапа; на первом - транзистор открыт - энергия приводит к нагрузке с одновременным увеличением энергии в магнитном поле дросселя. На втором этапе транзистор закрыт - энергия, запасенная в дросселе, передается на нагрузку через диод D.