Обсуждение состава автономной фотоэлектрической системы выработки электроэнергии: солнечные уличные фонари - производство лителловой солнечной энергии.

Автономная фотоэлектрическая система выработки электроэнергии в основном состоит из солнечных фотоэлектрических устройств, накопителей энергии, контроллера и инвертора. Каждая часть кратко описана ниже. Солнечные фотоэлектрические устройства могут состоять из монокристаллического кремния, поликристаллического кремния или аморфного кремния. Группа солнечных элементов, заключенных в стеклянную оболочку и специальные материалы, называется солнечным модулем; несколько солнечных модулей соединяются, образуя массив солнечных элементов. Тип и состав солнечных элементов выбираются в зависимости от требуемой системой мощности, условий эксплуатации и стоимости. Поскольку выработка фотоэлектрической энергии напрямую зависит от погодных условий, накопители энергии работают с перебоями и нестабильно. Для поддержания определенной непрерывной мощности системы необходимо наличие накопителя энергии, который будет накапливать часть электроэнергии и обеспечивать ее подачу в отсутствие солнечного света. В настоящее время в фотоэлектрических системах выработки электроэнергии в основном используются батареи для хранения энергии. К наиболее распространенным типам батарей относятся свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, литий-ионные и др. Свинцово-кислотные батареи: напряжение одной ячейки 2 вольта, ресурс 500-1500 циклов. Никель-кадмиевые батареи: напряжение одной ячейки 1,0-1,3 вольта, ресурс 2500 циклов. Литий-ионные батареи (напряжение одной ячейки 3,7 вольта), ресурс 1000-10 000 циклов. Никель-кадмиевые и литий-ионные батареи дороги, но обладают большой емкостью на единицу объема и в основном используются в устройствах, требующих малых размеров и большой емкости, таких как мобильные телефоны, фотоаппараты, портативные компьютеры и другие цифровые устройства. Как правило, в автономных фотоэлектрических системах в основном используются герметичные свинцово-кислотные батареи. Свинцово-кислотные батареи очень дешевы, герметичны, не требуют обслуживания и очень удобны в использовании. Основные параметры батареи — напряжение, емкость и ресурс. Единицей измерения напряжения является вольт (В), единицей измерения емкости — ампер-час (Ач), а ресурсом — количество циклов зарядки и разрядки. Аккумулятор контроллера предъявляет определенные требования к зарядке и разрядке. Частая перезарядка и переразрядка сокращают срок его службы. Необходимо контролировать зарядку и разрядку аккумулятора, что является основной функцией контроллера. Он выбирает точку максимальной мощности солнечной батареи в соответствии с потреблением электроэнергии пользователем, зарядом и разрядом аккумулятора, а также условиями освещения солнечной батареи, и координирует зарядку и электрический ток. Контроллер также должен обнаруживать, защищать и отображать данные в системе. Контроллер в основном использует схему преобразования постоянного тока (DC-DC) для преобразования напряжения и тока. Принцип преобразования постоянного тока описан в разделе «Принцип работы преобразователя постоянного тока». Инвертор — это устройство, преобразующее постоянный ток в переменный, в основном использующее схему полномостового инвертора SPWM для генерации синусоидального переменного тока. Принцип работы SPWM-инвертора описан в разделе «Принцип работы SPWM-инвертора». Электрическое оборудование, использующее постоянный или переменный ток для питания электрических нагрузок. Простые солнечные фотоэлектрические генераторы не имеют инверторов и выдают только постоянный ток, некоторые из которых могут выдавать несколько различных напряжений постоянного тока, как показано на рисунке 2. Контроллер принимает выходной постоянный ток от солнечной панели и управляет током зарядки или разрядки батареи. Простой контроллер напрямую подает напряжение от батареи на выход, и выходное напряжение системы равно напряжению батареи. Некоторые контроллеры имеют схемы преобразования постоянного тока, которые могут выдавать несколько различных напряжений постоянного тока, таких как 5 В, 9 В, 12 В и т. д., подходящих для различных электроприборов. Выходная мощность таких систем, как правило, невелика, и чаще всего используется портативная конструкция.