户用太阳能光伏交流冰箱系统的性能研究

【摘要】：太阳能是目前最受重视的可再生能源,世界各国都在进行开发和利用。太阳能光伏发电已经逐渐进入了我们的日常生活中,随着人们生活水平和生活质量的改善,使用最普遍的冰箱在建筑耗能中所占的比重越来越大,太阳能光伏冰箱已经引起人们的关注和研究。太阳能光伏冰箱系统以太阳能为源动力,与常规家用冰箱相比有着巨大的优势,不仅不会对环境造成污染,而且适合用于偏远或无电地区,用于保存食物或药品。本文以昆明地区的气候条件为背景,对太阳能光伏交流冰箱的系统性能特性进行了研究,做了以下几方面的工作:1.本文阐述了太阳能光伏冰箱系统的研究发展现状,分析了光伏冰箱系统的优势,介绍了光伏交流冰箱系统的组成以及系统中各部件的功能和相关参数,并对系统部件的进行了选型,设计搭建了一套太阳能光伏交流冰箱系统,该系统工作电压为24V,由光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池和常规冰箱组成,并对系统中的重要部件建立了理论模型。2.对该系统在昆明地区晴天、多云天和阴天天气条件下的工作性能进行了实验研究和分析,结果表明该系统在晴天时主要由光伏组件供电,冷冻室温度降到0℃耗时约60min,冷藏室温度降到5℃耗时约180min,蓄电池升压1.6V,冰箱运转率为38%;在多云天时由光伏组件和蓄电池交替供电,冷冻室温度降到0℃耗时约50min,冷藏室温度降到5℃耗时约130min,蓄电池压降为1.5V,冰箱运转率为36%;阴天时蓄电池压降为1.9V,冰箱运转率为32%;该系统中冰箱的冷冻室最低温度可达到-22℃,冷藏室温度0-7℃,可以满足昆明地区的制冷需求。3.为了验证系统理论模型的准确性,以多云天的测试数据为实验样本,最终研究表明本文建立的理论模型结果和实验测试结果吻合较好,误差在10%以内,提出了在设计光伏交流冰箱系统时要考虑太阳能电池性能和蓄电池容量的衰减性,根据所需要的年限要求,给太阳能电池和蓄电池留有一定余量,从而延长光伏交流冰箱系统的使用寿命4.对该系统在昆明地区空载和带不同质量负载进行了相关实验研究,结果表明该系统空载时耗时75min箱内冷冻室温度降到0℃,耗时150min冷藏室温度降到5℃,运行210min后冰箱才进入稳定运行阶段,冰箱的运转率为28%。该系统在累积辐照度均为10MJ带5kg、6kg、7kg负载运行时,达到冷冻室设定温度-20℃分别耗时为791min、1151min、1232min,在系统稳定运行阶段冰箱的运转率分别为38.5%、42.8%、46.7%,冰箱的累积功耗分别为1.1kW·h、1.9kW·h、2.1kW·h,系统的COP分别为0.24、0.29、0.34,分析得出为了延长冰箱的使用寿命,在不同的辐照度情况下应该适当考虑冰箱内负载的质量,不应超负荷使用。本文从太阳能光伏交流冰箱系统所获得的结论具有一定的代表性,这些结论可适用于其他类似的光伏交流制冷系统,为今后进一步的研究和应用光伏交流制冷系统提供了参考依据。 【关键词】：太阳能 光伏制冷 理论模型 性能
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM925.21
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 符号说明7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 太阳能的利用11-13
• 1.3 太阳能光伏冰箱系统研究现状13-16
• 1.3.1 太阳能光伏冰箱系统的国外研究现状14-15
• 1.3.2 太阳能光伏冰箱系统的国内研究现状15-16
• 1.4 本文的研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 太阳能光伏交流冰箱系统构成18-27
• 2.1 光伏交流冰箱系统的工作原理18
• 2.2 太阳能电池18-19
• 2.2.1 太阳能电池的主要功能18-19
• 2.2.2 太阳能电池的技术参数19
• 2.2.3 太阳能电池的类型19
• 2.2.4 太阳能电池性能的影响因素19
• 2.3 控制器19-21
• 2.3.1 控制器的主要功能19-20
• 2.3.2 控制器的技术参数20
• 2.3.3 控制器的类型20-21
• 2.4 蓄电池21-24
• 2.4.1 蓄电池功能21-22
• 2.4.2 蓄电池的技术参数22-23
• 2.4.3 蓄电池的类型23
• 2.4.4 影响蓄电池的因素23-24
• 2.5 逆变器24-25
• 2.5.1 逆变器的主要功能24
• 2.5.2 逆变器主要技术参数24-25
• 2.5.3 逆变器类型25
• 2.6 本章小结25-27
• 第3章 太阳能光伏交流冰箱系统的设计与理论模型建立27-37
• 3.1 冰箱热负荷计算27-29
• 3.1.1 箱体的漏热量27-29
• 3.1.2．开关门热量损失29
• 3.1.3．储物热量29
• 3.1.4．其它热量29
• 3.2 蓄电池组的计算选型及理论模型29-31
• 3.2.1 蓄电池组容量计算选型29-30
• 3.2.2 蓄电池的理论模型30-31
• 3.3 光伏组件的计算选型及理论模型31-33
• 3.3.1 光伏组件的计算选型31-32
• 3.3.2 光伏组件的理论模型32-33
• 3.4 控制器的选型及理论模型33-35
• 3.4.1 控制器的选型33-34
• 3.4.2 控制器的理论模型34-35
• 3.5 逆变器的选型及理论模型35-36
• 3.5.1 逆变器的选型35
• 3.5.2 逆变器的理论模型35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 太阳能光伏交流冰箱系统的性能特性研究37-55
• 4.1 系统搭建及实验设备37-39
• 4.2 不同工况下的太阳能光伏交流冰箱系统实验研究39-46
• 4.2.1 晴天实验测试和结果分析39-40
• 4.2.2 多云天气实验测试和结果分析40-43
• 4.2.3 阴天实验测试和结果分析43-45
• 4.2.4 实验值和理论计算的对比研究45-46
• 4.3 不同负载量的太阳能光伏交流冰箱系统实验研究46-53
• 4.3.1 空载实验研究与分析46-48
• 4.3.2 带不同负载的实验研究与分析48-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 5.1 工作总结55-56
• 5.2 工作展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文及参与课题情况60-61
• 致谢61

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