太陽能集熱控制系統原理,太陽能轉化成電能的原理

時間 2021-09-08 18:27:38

1樓:匿名使用者

太陽能集熱工程plc控制系統

可程式設計邏輯控制器(plc)新技術的發展,實現了模擬控制到數字控制的進步,提高了在處理模擬量、數字運算、人機介面和網路等各方面的能力。太陽能熱水工程在工廠、學校、酒店、醫院、機關、部隊等各類企事業單位的應用越來越多,將plc 應用在大型熱水工程控制系統中,實現了更人性化的控制模式,將使太陽能熱水的控制系統水平走上一個新臺階。

hbd-sun200系列採用文字液晶屏與plc結合,完善了人機對話介面,使用操作更便捷。

系統結構示意圖

文字屏:用於現場控制訊號的輸入和各電磁閥、迴圈水泵狀態、溫度值、液位值的顯示。

plc:也稱為可程式設計邏輯控制器,為整個控制系統的核心器件。用於控制各執行元件的狀態。

a/d:數模轉換模組:用於將感測器採集到的模擬訊號轉換成數字訊號。

水位感測器:採用投入式壓力液位計用於採集現場的水位的狀態訊號。

水溫感測器:採用pt溫度感測器用於採集現場的水溫訊號。

水泵、閥門:系統的執行元件。用於控制管道水流迴圈狀態。

系統功能概述

1.顯示介面可以實時顯示各水泵啟停狀態及供水系統的溫度、水位。

2.當系統負載線路出現故障時,在系統執行介面實時顯示具體故障線路,同時可通過報警指示燈提示使用者及時進行檢修。

3.系統可以進行手動/自動切換執行功能。

4.集熱器溫差迴圈:當集熱器頂部溫度與恆溫水箱溫度之差大於設定值(可設定任意值)時,集熱器迴圈水泵開啟,進行迴圈;當集熱器頂部溫度與集熱水箱溫度之差小於設定值(可設定任意值)時,集熱器迴圈水泵關閉,停止迴圈。

5.系統自動補水功能:根據現場水位感測器採集的訊號系統自動控制上水電磁閥進行上水。

6.防凍迴圈功能。

7.使用者管道迴圈功能:當使用者管道溫度≤管道迴圈溫度(可設定)時,管道迴圈泵啟動;當使用者管道溫度≥管道迴圈溫度(可設定)時,管道迴圈泵關閉,管道迴圈停止。

8.電加熱補水功能:當儲熱水箱水位低於警戒水位後集熱器還沒有上水則自動啟動電加熱加熱補水方式。

電加熱器水位到達水位上限自動啟動電加熱器電源進行加熱,水溫達到設定值時冷水電磁閥自動開啟將水頂入儲水器進行下一迴圈,直到儲水器中水到達水位上限。

9.定時加熱功能:可任意設定輔助加熱定時啟動時間(建議設定在下午4時至5時之間)。

在設定時間,當水箱溫度在設定時間低於設定溫度+5時,輔助加熱自動啟動,直到恆溫水箱溫度大於設定值+5時停止加熱。

10.電加熱缺水防乾燒功能:當電加熱水箱中水低於水位下限時電加熱器不加熱,冷水電磁閥開啟上水,防止電加熱器乾燒。

11.伴熱帶加熱:在環境溫度相對較低的區域或時間段可加伴熱帶輔助加熱防凍。

12.防欠款功能:控制系統可設定執行時間(可選)。

13.遠端控制工程:系統可根據使用者需求加裝遠端控制系統(為可選功能)。

2樓:最強大腦花

效率比較高的集熱器由收集和吸收裝置組成。陽光由不同波長的可見光和不可見光組成,不同物質和不同顏色對不同波長的光的吸收和反射能力是不一樣的。黑顏色吸收陽光的能力最強,因此棉衣一般用深色或黑色布。

白色反射陽光的能力最強,因而夏季的襯衫多是淡色或白色的。因此利用黑顏色可以聚熱。讓平行的陽光通過聚焦透鏡聚集在一點、一條線或一個小的面積上,也可以達到集熱的目的。

紙在陽光照射下,不管陽光多麼強,哪怕是在炎熱的夏天,也不會被陽光點燃。但是,若利用集光器,把陽光聚集在紙上,就能將紙點燃。集熱器一般可分為平板集熱器、聚光集熱器和平面反射鏡等幾種型別。

太陽能集熱器是一種將太陽的輻射能轉換為熱能的裝置。由於太陽能比較分散,必須設法把它集中起來,所以,集熱器是各種利用太陽能裝置的關鍵部分。由於用途不同,集熱器及其匹配的系統型別分為許多種,名稱也不同,如用於炊事的太陽灶、用於產生熱水的太陽能熱水器、用於乾燥物品的太陽能乾燥器、用於熔鍊金屬的太陽能熔爐,以及太陽房、太陽能熱電站、太陽能海水淡化器等等。

太陽能轉化成電能的原理

3樓:想吃小孩

太陽光照在半導體p-n結上,形成新的空穴-電子對,在p-n結電場的作用下,空穴由n區流向p區,電子由p區流向n區,接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。

太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式,一種是光—熱—電轉換方式,另一種是光—電直接轉換方式。

太陽能熱水器分類:

1、從集熱部分來分:玻璃真空管太陽能熱水器和平板型太陽能熱水器。

2、從結構來分類:緊湊式太陽能熱水器和分體式熱水器。

3、從水箱受壓來分: 承壓式太陽能熱水器和非承壓式太陽能熱水器。

太陽能的工作原理:

太陽能熱水器把太陽光能轉化為熱能,將水從低溫度加熱到高溫度,以滿足人們在生活、生產中對熱水的使用需求。太陽能熱水器按結構形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器。真空管式太陽能熱水器為多數,佔據國內95%的市場份額。

真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成。把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理,使水產生微迴圈而達到所需熱水。

4樓:匿名使用者

太陽能發電

有兩大型別:一類是太陽光發電(亦稱太陽能光發電),另一類是太陽熱發電(亦稱太陽能熱發電)。

(1)太陽能光發電是將太陽能直接轉變成電能的一種發電方式。它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電四種形式,在光化學發電中有電化學光伏電池、光電解電池和光催化電池。

(2)太陽能熱發電是先將太陽能轉化為熱能,再將熱能轉化成電能,它有兩種轉化方式。一種是將太陽熱能直接轉化成電能,如半導體或金屬材料的溫差發電,真空器件中的熱電子和熱電離子發電,鹼金屬熱電轉換,以及磁流體發電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機(如汽輪機)帶動發電機發電,與常規熱力發電類似,只不過是其熱能不是來自燃料,而是來自太陽能。

5樓:豔陽高照的午後

太陽能發電

太陽能的能源是來自地球外部天體的能源(主要是太陽能),是太陽中的氫原子核在超高溫時聚變釋放的巨大能量,人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。我們生活所需的煤炭、石油、天然氣等化石燃料都是因為各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來後,再由埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成。此外,水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。

太陽能發電有兩大型別:一類是太陽光發電(亦稱太陽能光發電),另一類是太陽熱發電(亦稱太陽能熱發電)。

太陽能光發電是將太陽能直接轉變成電能的一種發電方式。它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電四種形式,在光化學發電中有電化學光伏電池、光電解電池和光催化電池。

太陽能熱發電是先將太陽能轉化為熱能,再將熱能轉化成電能,它有兩種轉化方式。一種是將太陽熱能直接轉化成電能,如半導體或金屬材料的溫差發電,真空器件中的熱電子和熱電離子發電,鹼金屬熱電轉換,以及磁流體發電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機(如汽輪機)帶動發電機發電,與常規熱力發電類似,只不過是其熱能不是來自燃料,而是來自太陽能。

結構原理

太陽能發電是利用電池元件將太陽能直接轉變為電能的裝置。太陽能電池元件(solar cells)是利用半導體材料的電子學特性實現p-v轉換的固體裝置,在廣大的無電力網地區,該裝置可以方便地實現為使用者照明及生活供電,一些發達國家還可與區域電網併網實現互補。目 前從民用的角度,在國外技術研究趨於成熟且初具產業化的是"光伏--建築(照明)一體化"技術,而國內主要研究生產適用於無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。

太陽能發電系統主要包括:太陽能電池元件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、使用者即照明負載等組成。其中,太陽能電池元件和蓄電池為電源系統,控制器和逆變器為控制保護系統,負載為系統終端。

太陽能電池與蓄電池組成系統的電源單元,因此蓄電池效能直接影響著系統工作特性。

電池單元

由於技術和材料原因,單一電池的發電量是十分有限的,實用中的太陽能電池是單一電池經串、並聯組成的電池系統,稱為電池元件(陣列)。單一電池是一隻矽晶體二極體,根據半導體材料的電子學特性,當太陽光照射到由p型和n型兩種不同導電型別的同質半導體材料構成的p-n結上時,在一定的條件下,太陽能輻射被半導體材料吸收,在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同於p-n結勢壘區存在著較強的內建靜電場,因而能在光照下形成電流密度j,短路電流isc,開路電壓uoc。

若在內建電場的兩側面引出電極並接上負載,理論上講由p-n結、連線電路和負載形成的迴路,就有"光生電流"流過,太陽能電池元件就實現了對負載的功率p輸出。

理論研究表明,太陽能電池元件的峰值功率pk,由當地的太陽平均輻射強度與末端的用電負荷(需電量)決定。

儲存單元

太陽能電池產生的直流電先進入蓄電池儲存,蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性。蓄電池技術是十分成熟的,但其容量要受到末端需電量,日照時間(發電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續無日照時間決定。

控制器控制器的主要功能是使太陽能發電系統始終處於發電的最大功率點附近,以獲得最高效率。而充電控制通常採用脈衝寬度調製技術即pwm控制方式,使整個系統始終執行於最大功率點pm附近區域。放電控制主要是指當電池缺電、系統故障,如電池開路或接反時切斷開關。

目 前日立公司研製出了既能跟蹤調控點pm,又能跟蹤太陽移動引數的"向日葵"式控制器,將固定電池元件的效率提高了50%左右。

逆變器逆變器按激勵方式,可分為自激式振盪逆變和他激式振盪逆變。主要功能是將蓄電池的直流

電逆變成交流電。通過全橋電路,一般採用spwm處理器經過調製、濾波、升壓等,得到與照

明負載頻率f,額定電壓un等匹配的正弦交流電供系統終端使用者使用。

發電系統反充二極體

太陽能光伏發電系統的防反充二極體又稱阻塞二極體,在太陽電池元件中其作用是避免由於太陽電池方陣在陰雨和夜晚不發電或出現短路故障時,擂電池組通過太陽電池方陣放電。防反充二極體串聯在太陽電池方陣電路中,起單向導通作用。因此它必須保證迴路中有最大電流,而且要承受最大反向電壓的衝擊。

一般可選用合適的整流二極體作為防反充二極體。一塊板的話可以不用任何二極體,因為控制器本來就可防反衝。板子串聯的話,需要安裝旁路二極體,如果是並聯的話就要裝個防反衝二極體,防止板子直接衝電。

防反充二極體只是保護作用,不會影響發電效果。

發電原理

太陽能電池是一對光有響應並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種,如:單晶矽,多晶矽,非晶矽,砷化鎵,硒銦銅等。

它們的發電原理基本相同,現以晶體矽為例描述光發電過程。p型晶體矽經過摻雜磷可得n型矽,形成p-n結。

當光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被矽材料吸收;光子的能量傳遞給了矽原子,使電子發生了躍遷,成為自由電子在p-n結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是:光子能量轉換成電能的過程。

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