СВІТЛОДІОДНИЙ ОСВІТЛЮВАЧ ДЛЯ ДИНАМІЧНОГО ВИМІРЮВАННЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОНЯЧНОЇ ПАНЕЛІ
07.02.2023 01:52
[3. Технические науки]
Автор: Божко Костянтин Михайлович, кандидат технічних наук, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського, м. Київ; Мушкет Костянтин Ярославович, аспірант, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського, м. Київ
В основу методу динамічного вимірювання вольт-амперної характеристики (ВАХ) сонячної панелі покладено принцип лінійної розгортки струму в режимі короткого замикання (КЗ) електричного кола: додатний вивід сонячної панелі – транзисторний ключ – котушка індуктивності – від’ємний вивід сонячної панелі. Оскільки струм зростає лінійно (з похибкою меншою 1 %), то на екрані осцилографу отримують вольт-амперну характеристику в координатах «струм – напруга» [1]. В якості освітлювача використано галоген-вольфрамові лампи розжарення. Недоліком використання подібного освітлювача є суттєве нагрівання (на 10-30 градусів) сонячних елементів в процесі вимірювання, внаслідок чого з’являється методична похибка результатів вимірювання. З метою запобігання нагрівання сонячних елементів в якості імітатора сонячного освітлення використано 4 прожектори на світлодіодних матрицях по 45 світлодіодів у кожній і загальною потужністю 50 Вт.
Сонячна панель виготовлена із 36 елементів на аморфному кремнії. Її номінальна напруга дорівнює 12 В, а номінальна потужність – 12Вт.
Схема розгортки має такі параметри:
- тип ключа – IRF1405;
- напруга на затворі – 7,0 В;
- індуктивність 566 мкГн;
- опір котушки 384 мОм.
Тривалість розгортки дорівнює 15 мкс, що відповідає струму КЗ у 100 мА. Напруга холостого ходу (ХХ) дорівнює 20,0 В. Розрахована потужність склала 1,5 Вт. ВАХ сонячної панелі наведено на Рис. 1.
Рис.1 – ВАХ сонячної панелі
При освітленні галоген-вольфрамовими лампами в режимі імітації Сонця струм КЗ дорівнює 0,85А, а напруга ХХ – 22,2 В, Площа панелі дорівнює 720 кв. см. Розрахована питома потужність дорівнює 16,6 мВт/кв. см, що відповідає коефіцієнту корисної дії 16%. Це свідчить про високу якість панелі.
Висновки: для виходу на номінальні параметри панель необхідно освітлювати потужнішим (у 6-8 раз) світлодіодним джерелом, яке можна реалізувати двома шляхами:
- збільшити кількість світлодіодних матриць і розташувати їх у компактному корпусі;
- здійснити режим освітлення із протіканням через світлодіодні матриці збільшеного в кілька разів струму однократним імпульсом або серійними імпульсами із шпаруватістю 12-20.
Література
1. Linear current sweep and measuring the current-voltage characteristics of the solar panels /K.Bozhko, N.Zashchepkina, I.Bozhko //Actual problems of modern science. - Bydgoszcz, Poland. - 2021. - Pp. 747-756. DOI: 10.31891/monograph/2021-10-1 URL https://pbs.edu.pl/pl/