蓄电池太阳能光伏技术是将太阳能转化为电力的技术,其核心是可释放电子的物质,常用的半导体材料是硅。太阳能光伏电池有两层半导体,一层为正极,一层为负极,当阳光照射在半导体上时,两极交界处产生电流,阳光强度越大,电流就越强。太阳能光伏系统不仅在强烈阳光下能运作,在阴天也能发电,由于反射阳光,少云的天气甚至比晴天发电效果更好。
三种主要光伏电池技术比较
目前在用的蓄电池主要有三种:晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和聚光太阳能电池,其中晶体硅电池应用广泛,占80%以上;薄膜电池近年增长迅速,占10%以上;聚光太阳能电池有少量应用。在这3种光伏发电技术中,晶体硅电池的优点是转换效率较高、占地面积小,缺点是硅耗大、成本高,比较适于城市地区;薄膜太阳电池的优点是硅耗小、成本低,缺点是转换效率低、投资大、衰减大、占地面积大,比较适于偏僻地区的并网电站和建筑光伏一体化;聚光电池的优点是转换效率高,缺点是不能使用分散的阳光、必须用跟踪器将系统调整到与太阳精确相对,目前主要用于航天航空。预计未来光伏发电将呈现多种技术并存,共同努力降低成本的局面。
设计变压器进行计算
蓄电池输入input:85~265Vac
输出output:12V2A
开关频率Fsw:70kHz
磁芯core:EER28/28L
磁芯参数:Ae82mm2
以上均是已知参数,我们还需要设定一些参数,就可以进入下一步计算。
设定参数:
效率η=80%
大占空比:Dmax=0.45
磁感应强度变化:ΔB=0.2
有了这些参数以后,我们就可以计算得到匝数和电感量。
输出功率Po=12V*2A=24W
输入功率Pin=Po/η=24W/0.8=30W
输入低电压Vin(min)=Vac(min)*sqr(2)=85Vac*1.414=120Vdc
输入高电压Vin(max)=Vac(max)*sqr(2)=265Vac*1.414=375Vdc
输入平均电流Iav=Pin/Vin(min)=30W/120Vdc=0.25A
输入峰值电流Ipeak=4*Iav=1A
原边电感量Lp=Vin(min)*Dmax/(Ipeak*Fsw)=120Vdc*0.45/(1A*70K)=770uH
这里的4是一个经验值,当然也是我自己的经验。至于推导,不用那么麻烦,看下面的图,你就明白了,下面是DCM时的电流波形;至于CCM加一个平台,自己可以推导,很简单。
到此重要的一步原边电感量已经求出,对于漏感及气隙,我不建议各位再去计算和验证。
漏感Lleakage<5%*Lp
上面计算了变压器的电感量,现在我们还需要得到相应的匝数才可以完成整个变压器的工作。
1)计算导通时间Ton周期时间T=Ton+Toff=1/FswTon=T*DmaxFsw,Dmax都是已知量70kHz,0.45代入上式可得Ton=6.43us
2)计算变压器初级匝数Np=Vin(min)*Ton/(ΔB×Ae)=120Vdc*6.43us/(0.2*82mm2)=47T(这里的数是一定要取整的,而且是进位取整,我们变压器不可能只绕半圈或其它非整数圈)
3)计算变压器12V主输出的匝数输出电压(Vo):
12Vdc整流管压降(Vd):0.7
Vdc绕组压降(Vs):0.5
Vdc原边匝伏比(K)=Vi_min/Np=120Vdc/47T=2.55输出匝数(Ns)=(输出电压(Vo)+整流管压降(Vd)+绕组压降(Vs))/原边匝伏比(K)=(12Vdc+0.7Vdc+0.5Vdc)/2.55=6T(已取整)
4)计算变压器辅助绕组(auxturning)输出的匝数计算方法与12V主绕组输出一样因为STVIPer53DIP副边反馈需低于14.5Vdc,故选取12Vdc作为辅助电压;Na=6T到这一步,我们基本上就得出了变压器的主要参数原边绕组:47T原边电感量:0.77mH漏感<5%*0.77mH=39uH12V输出:6T辅助绕组:6T下一步我们只要将绕组的线径股数脚位耐压等安规方面的要求提出,就可以发给变压器厂去打样了至于气隙的计算,以及返回验证Dmax这些都是一些教科书上的,不建议大家死搬硬套,自己灵活一些。
上面计算出匝数以后,可以直接确定漆包线的粗细,不需要去进行复杂的计算。
线径与常规电阻一样,都是有定值的,记住几种常用的定值线径。这里,原边电流比较小,可以直接选用φ0.25一股。辅助绕组φ0.25一股。主输出绕组φ0.4或0.5三股,不用选择更粗的,否则绕制起来,漆包线的硬度会使操作工人很难绕。
很多这一步"计算"过了以后,还会返回计算以验证变压器的窗口面积。个人认为返回验证是多余的,因为绕制不下的话,打样的变压器厂也会反馈给你,而你验证通过的,在实际中也不一定会通过;毕竟与实际绕制过程中的熟练度,及稀疏还是有很大关系的。
再下一步,需要确定输入输出的电容的大小,就可以进行布局和布板了。
2002年10月产江苏华朋胶体电池,已经使用2年半,送来时充满测试容量只有4.7AH。经测试仪普通模式修复,容量上升甚微。拆开电池,从排气孔观察,胶体电池内的胶体失水非常严重,胶体成干裂状。胶体电池理论上失水很少,而且很多厂家和相关论坛上以及专家们都说胶体电池不能加水。
本人认为,胶体电池也是铅酸蓄电池的一种。仅仅是把硫酸溶液的电解液加入二氧化硅形成二氧化硅凝胶而已。把水分和硫酸贮藏在二氧化硅凝胶中。反应的时候,还是水和硫酸发生作用。胶体电池与普通铅酸蓄电池存在着相同的失效模式。如失水、硫化和正极板软化。
所以本人决定先加水做补水充电。经过补水,不仅在充电过程中的发热现象大大降低,而且容量上升到9.7AH。补水充电过程中,好不要一次就把电压提高到16.2V,我是先用13.8V正常充满,再提高到14.8V,15.25V,16.2V。观察充电电流,当电流下降到300毫安时再提高一档直到16V.2V档,而且我修复时把电池放在测试仪背后,利用测试仪本身的风扇给电池散热。补水充电结束后,用测试仪运行修复模式,经过三~四次修复模式,容量恢复到放电124分钟。
我在修复胶体电池中感觉补水一定不要过量,且不要用含有硫酸成分的电解液,用纯净的蒸馏水效果更好。