太阳能光伏冰箱系统的性能特性研究

【摘要】：开发利用太阳能资源能有效应对全球气候变化，调整经济结构和能源结构。光伏冰箱系统以太阳能作为系统动力源，摆脱了电网限制，具有安全可靠，清洁无污染等特点。因此，其既可以作为没有市电供给的山区、牧区、岛屿等地的食品药品冷冻冷藏设备，又可以通过和建筑结合，增加建筑美观，实现建筑节能降耗。这些优势使得光伏冰箱具有广阔的市场前景。为此，国内学者针对光伏冰箱系统进行了大量研究。 但是在已有研究中，从建模和实验测试两方面对光伏冰箱进行系统分析的研究较少，给系统的设计、部件选择及优化等带来不便。难以为系统的应用推广提供详尽实际的参考。本文针对这一问题做了一定研究，并提出了今后太阳能光伏冰箱制冷技术实用化道路上的研究方向。本文的主要工作内容如下： 1、设计了一套由光伏组件、蓄电池、逆变电路、交流冰箱等组成的光伏交流冰箱系统，完成了系统的匹配和运行调试。分析了光伏冰箱系统的各部件的能量转换过程，并根据实测系统工作性能对系统的匹配原则进行了修正。 2、对光伏冰箱系统中的各个部件性能进行了动态分析，根据各部件参数的逻辑关系利用Visio软件确定了系统模拟流程图，并最终建立了可利用实时天气数据预测太阳能光伏冰箱系统各部件性能的系统模型。利用该模型对昆明地区气象条件下的系统性能进行了模拟和分析，利用该模型还可进一步分析辐照度、环境温度对系统中电池组件性能的影响以及系统全年的发电量和能耗情况等。 3、对昆明地区气不同天气状况下系统的工作性能进行了实验测试和分析，结果显示:电池组件的发电电流和发电功率主要受辐照度影响，发电电流和发电功率与辐照度基本上成线性关系；辐照度对电池组件工作电压的影响则不大，随着辐照度的增加，电池组件工作电压略有增加；空箱和带负载时冰箱内的最低温度分别达到-15℃和-12℃，都可满足制冷需求。对系统主要部件太阳能电池组件的性能进行了测试并提出设计太阳能光伏制冷系统时，必须要考虑单晶硅太阳能电池性能随使用年限的衰减对系统的影响。测定了系统的太阳能电池电压电流、蓄电池电压等参数随辐照度等的变化，并将实验结果与模拟结果进行了对比。结果表明模拟结果和实验结果基本相符，误差在10%以内。 本文主要关注太阳能光伏制冷技术在实用过程中出现的具体问题，对于指导今后太阳能光伏制冷的应用具有一定的实际意义。 【关键词】：太阳能 光伏制冷 系统性能 模拟 实验验证
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM925.21
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 符号说明7-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的背景及意义11-15
• 1.1.1 能源现状11-12
• 1.1.2 太阳能开发的必然性和可行性12-13
• 1.1.3 太阳能光伏冰箱的优势13-15
• 1.2 太阳能光伏冰箱的国内外研究现状15-20
• 1.2.1 光伏冰箱系统的国内研究现状15-17
• 1.2.2 光伏冰箱系统的国外研究现状17-20
• 1.3 本文的工作内容及创新点20-22
• 1.3.1 本文的主要工作内容20-21
• 1.3.2 本文创新点21-22
• 1.4 本章小节22-23
• 第2章 光伏冰箱的系统设计及匹配23-34
• 2.1 光伏交流冰箱系统工作原理23-24
• 2.2 制冷热负荷的计算24-26
• 2.2.1 箱体壁的漏热量24-25
• 2.2.2 开关门热量损失 Q_A25-26
• 2.2.3 储物热量 Q_P26
• 2.2.4 其它热量 Q_M26
• 2.3 逆变电路参数要求26-27
• 2.3.1 逆变电路的主要作用26
• 2.3.2 逆变电路的主要参数26-27
• 2.4 蓄电池的参数要求27-28
• 2.5 太阳能电池组件的参数要求28-31
• 2.5.1 单片太阳能电池串联数目N_s的确定28-29
• 2.5.2 太阳能电池并联数目N_p的确定29-30
• 2.5.3 影响阵列性能的因素30-31
• 2.6 控制电路的参数要求31-32
• 2.6.1 控制电路的主要作用31
• 2.6.2 控制电路的主要参数31-32
• 2.7 系统的连接及测试布线32
• 2.8 本章小结32-34
• 第3章 系统性能模拟34-44
• 3.1 太阳能电池组件模型34-36
• 3.2 控制电路模型36-37
• 3.3 蓄电池模型37-38
• 3.4 逆变电路模型38-39
• 3.5 冰箱模型39-42
• 3.6 模拟流程图42-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 光伏交流冰箱系统性能测试44-64
• 4.1 实验设备及测试方法44-46
• 4.2 实验结果分析46-57
• 4.2.1 空箱实验测试结果及分析46-51
• 4.2.2 带负载实验测试结果及分析51-55
• 4.2.3 电池组件性能分析55-57
• 4.3 可行性分析57-59
• 4.4 模型的实验验证59-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 总结与展望64-67
• 5.1 工作总结64-65
• 5.2 工作展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文及参与课题情况70-71
• 致谢71

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