CN110415583A - 一种便携式光伏发电系统教学教具 - Google Patents

一种便携式光伏发电系统教学教具 Download PDF

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许世鹏
薛仰全
李玉宏
陈维铅
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Abstract

本发明涉及一种便携式光伏发电系统教学教具，包括光伏板固定盒体、卤素灯和便携式IV曲线测试仪，光伏板固定盒体上部设有光伏组件，该光伏组件上放置有遮挡板；光伏板固定盒体内设有加热电阻丝，该加热电阻丝连接有温度控制旋钮；光伏板固定盒体侧面固定有连接杆，该连接杆安装有中心主轴；中心主轴居中处设有定位旋转轴，该定位旋转轴上竖直安装有定位杆；定位杆相对的光伏板固定盒体上设有刻度盘，且该定位杆上部安装有关节轴；定位旋转轴两侧设置有固定杆，该固定杆与所述便携式IV曲线测试仪固定；关节轴与所述卤素灯固定，该卤素灯连接有光照强度调节旋钮。本发明结构简单，成本低，能够强化学习效果，满足教学需求。

Description

一种便携式光伏发电系统教学教具
技术领域
本发明涉及光伏教学技术领域，具体是一种便携式光伏发电系统教学教具。
背景技术
光伏发电系统教学教具是新能源专业学生学习光伏发电相关课程的重要工具,它能使学生通过实际操作真实感受学习到光伏发电系统的发电特点。目前，用于光伏发电系统教学的实验教具结构较为复杂,体积庞大, 设备生产成本较高，不利于携带,也不利于大班教学学生实际操作,导致学生不能很好的掌握相关知识，学习效果不明显。因此，需要开发一种便携式、价格低廉的光伏发电系统教学教具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，能够强化学习效果，满足教学需求的便携式光伏发电系统教学教具。
为解决上述问题，本发明所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，包括光伏板固定盒体、卤素灯和便携式IV曲线测试仪，其特征在于：所述光伏板固定盒体上部外侧面设有光伏组件，该光伏组件上放置有遮挡板；所述光伏板固定盒体内侧面设有加热电阻丝，该加热电阻丝连接有温度控制旋钮；所述光伏板固定盒体一侧面固定有左右相对应的连接杆，该连接杆末端通过轴套安装有中心主轴；所述中心主轴居中处设有相对垂直的定位旋转轴，该定位旋转轴上竖直安装有定位杆；所述定位杆相对的所述光伏板固定盒体上沿边设有刻度盘，且该定位杆上部安装有关节轴；所述定位旋转轴两侧相对位置处水平设置有固定杆，该固定杆末端与所述便携式IV曲线测试仪一侧面固定；所述关节轴通过联动杆与所述卤素灯固定，该卤素灯通过导线连接有光照强度调节旋钮。
所述光伏组件的功率为20W，且由四个单块太阳能电池片组成，其每个太阳能电池片分别引出有正极接线端子和负极接线端子，该正极接线端子和负极接线端子分别对应串联或并联后通过连接线与所述便携式IV曲线测试仪连接。
所述遮挡板设为全遮光或四分之三遮光或半遮光或四分之一遮光的黑色卡片状。
所述卤素灯的光源功率为60W，且光照方向与所述光伏组件相对。
所述便携式IV曲线测试仪的型号为莱克斯LX—PV10。
所述连接杆旋转角度设为0—45度。
所述定位杆旋转角度设为0—180度。
所述关节轴旋转角度设为0—90度
所述温度控制旋钮固定于所述光伏板固定盒体外部。
所述光照强度调节旋钮安装于所述便携式IV曲线测试仪的外部。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明设置中心主轴，该中心主轴通过连接杆安装光伏板固定盒体用于设置光伏组件，通过定位旋转轴和定位杆配合安装卤素灯用于提供光源，通过固定杆固定便携式IV曲线测试仪用于IV曲线检测，使其整体结构简单，成本较低。
（2）本发明由于设置卤素灯作为光源，通过关节轴使卤素灯转动不同高度，定位杆使卤素灯转动不同角度，实现完全模拟太阳东升西落的实际情况；同时将光伏组件分为四个单块太阳能电池片，通过串联或并联后连接便携式IV曲线测试仪测试串、并联发电特性，并且通过放置不同遮挡板对光伏组件进行遮挡实验，测试不同光照面积的IV特性曲线，能够强化学习效果，满足教学需求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构主视图；
图2为本发明的结构侧视图；
图3为本发明的结构俯视图；
图4为本发明的光伏组件发电特性实验的电阻调节电路图；
图5为本发明的光伏组件发电特性实验的测量电路图；
图6为本发明的光伏组件发电特性实验的二极管电路图；
图7为本发明的光伏电池组件发电特性实验的二极管电路图。
图中：1.光伏板固定盒体，2.卤素灯，3.便携式IV曲线测试仪，4.光伏组件，401.太阳能电池片，402.正极接线端子，403.负极接线端子，5.遮挡板，6.加热电阻丝，7.温度控制旋钮，8.连接杆，9.中心主轴，10.定位旋转轴，11.定位杆，12.刻度盘，13.关节轴，14.固定杆，15.光照强度调节旋钮。
具体实施方式
根据附图1、2、3所示，一种便携式光伏发电系统教学教具，包括光伏板固定盒体1、卤素灯2和便携式IV曲线测试仪3，光伏板固定盒体1上部外侧面设有光伏组件4，该光伏组件4上放置有为全遮光或四分之三遮光或半遮光或四分之一遮光黑色卡片状的遮挡板5；光伏板固定盒体1内侧面设有加热电阻丝6，该加热电阻丝6连接有固定于光伏板固定盒体1外部的温度控制旋钮7；光伏组件4的功率为20W，且由四个单块太阳能电池片401组成，其每个太阳能电池片401分别引出有正极接线端子402和负极接线端子403，该正极接线端子402和负极接线端子403分别对应串联或并联后通过连接线与便携式IV曲线测试仪3连接；光伏板固定盒体1一侧面固定有左右相对应的连接杆8，该连接杆8旋转角度设为0—45度，其末端通过轴套安装有中心主轴9；中心主轴9居中处设有相对垂直的定位旋转轴10，该定位旋转轴10上竖直安装有旋转角度设为0—180度的定位杆11；定位杆11相对的光伏板固定盒体1上沿边设有刻度盘12，且该定位杆11上部安装有旋转角度设为0—90度的关节轴13；定位旋转轴10两侧相对位置处水平设置有固定杆14，该固定杆14末端与便携式IV曲线测试仪3一侧面固定；关节轴13通过联动杆与卤素灯2固定，该卤素灯2通过导线连接有安装于便携式IV曲线测试仪3的外部的光照强度调节旋钮15；卤素灯2的光源功率为60W，且光照方向与光伏组件4相对。
工作时，将光伏板固定盒体1与便携式IV曲线测试仪3铰接连接在中心主轴9上，先在光伏板固定盒体1上部安装光伏组件4，转动连接杆8带动光伏板固定盒体1做0-45°倾斜运动，定位光伏组件4在某一角度上，转动定位旋转轴10，使定位杆11沿刻度盘12实现0-180°旋转变化，转动关节轴13使卤素灯2实现0-90°的光源旋转，完成卤素灯2光源在不同角度和不同高度的调节，完全模拟太阳升起的实际情况；然后，通过温度控制旋钮7控制加热电阻丝6加热光伏组件4至0—50℃，将每块太阳能电池片401的正极接线端子402和负极接线端子403分别对应进行串联或并联后通过连接线连接便携式IV曲线测试仪3，便携式IV曲线测试仪3测试不同串联或并联方式组成的光伏发电特性；最后通过全遮光或四分之三遮光或半遮光或四分之一遮光的遮挡板5对光伏组件4进行不同遮光，对光伏组件4进行遮挡实验。本发明具体实验开展如下:
实验一：光伏组件I-V特性曲线；
实验二：卤素灯2灯光不同入射角（模拟太阳东升西落）对光伏组件4发电特性（电流、电压、功率）影响实验；实验三：卤素灯2灯光不同光照强度对光伏组件4发电特性的影响实验；
实验四：光伏组件4不同面积变化对组件开路电压、短路电流的影响；
实验五：光伏组件4不同温度对组件发电特性的影响；
实验六：光伏组件4的太阳能电池片401串联、并联发电特性实验；
实验七：全遮光、四分之一遮光、半遮光、四分之三遮光的光伏组件4对整个光伏组件发电系统发电特性的影响。
实验过程具体实施例如下：
实施例一 光伏组件I-V特性曲线实验：
（1）如图4所示,将光伏组件4调整与桌面成37°倾角（可根据不同地理位置确定光伏组件倾角）,卤素灯2光源垂直桌面照射（可根据实验需求，模拟太阳东升西落调节光源入射角度）,打开卤素灯2在光强稳定的前提下调整至尽可能大，并使光照区域完全覆盖整个光伏组件4,将太阳能电池片401的正极接线端子402和负极接线端子403短接接入便携式IV曲线测试仪3，记录短路电流值；
（2）断开太阳能电池片401的正极接线端子402和负极接线端子403两端,接入便携式IV曲线测试仪3，记录开路电压值；
（3）如图3所示,根据短路电流和开路电压选取测量点,调整可变电阻记录测量点电流电压,结合前面测量的短路电流、开路电压绘制出 I-V曲线图。
实施例二 卤素灯2灯光不同光照强度对光伏组件4发电特性的影响实验：
如图5所示，将光伏组件4调整至于桌面成37°倾角，卤素灯2的光源垂直桌面照射，调节卤素灯2光照强度大小，选取测量点，接入便携式IV曲线测试仪3，测量电压、电流大小，并绘制出曲线图。
实施例三 光伏组件4的太阳能电池片401串联、并联发电特性实验：
（1）将光伏组件4中的四个太阳能电池片401串联起来, 测量出光伏组件4的 I-V曲线；
（2）将光伏组件4中的四个太阳能电池片401串联起来,用遮挡片5遮挡其中一块太阳能电池片401，测量出光伏组件4的 I-V曲线；
（3）将光伏组件4中的四个太阳能电池片401并联起来,测量出光伏组件4的 I-V曲线；
（4）将光伏组件4中的四个太阳能电池片401并联起来,用遮挡片5遮挡其中一块太阳能电池片401，测量出光伏组件4的 I-V曲线；
（5）最后比较串联和并联后形成的组件发电特性曲线，比较串联时遮挡与不遮挡组件对发电特性曲线的影响，比较并联时遮挡与不遮挡光伏组件对发电特性曲线的影响。
本发明可开展多种类型教学实验，其它实验可依据具体情况，根据图4—7连接线路开展实验，此处不一一说明。
本发明的实施方式不限于此，按照本领域普通技术知识和惯用手段进行的其它形式修改、替换等均在本发明权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式光伏发电系统教学教具，包括光伏板固定盒体（1）、卤素灯（2）和便携式IV曲线测试仪（3），其特征在于：所述光伏板固定盒体（1）上部外侧面设有光伏组件（4），该光伏组件（4）上放置有遮挡板（5）；所述光伏板固定盒体（1）内侧面设有加热电阻丝（6），该加热电阻（6）丝连接有温度控制旋钮（7）；所述光伏板固定盒体（1）一侧面固定有左右相对应的连接杆（8），该连接杆（8）末端通过轴套安装有中心主轴（9）；所述中心主轴（9）居中处设有相对垂直的定位旋转轴（10），该定位旋转轴（10）上竖直安装有定位杆（11）；所述定位杆（11）相对的所述光伏板固定盒体（1）上沿边设有刻度盘（12），且该定位杆（11）上部安装有关节轴（13）；所述定位旋转轴（10）两侧相对位置处水平设置有固定杆（14），该固定杆（14）末端与所述便携式IV曲线测试仪（3）一侧面固定；所述关节轴（13）通过联动杆与所述卤素灯（2）固定，该卤素灯（2）通过导线连接有光照强度调节旋钮（15）。
2.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述光伏组件（4）的功率为20W，且由四个单块太阳能电池片（401）组成，其每个太阳能电池片（401）分别引出有正极接线端子（402）和负极接线端子（403），该正极接线端子（402）和负极接线端子（403）分别对应串联或并联后通过连接线与所述便携式IV曲线测试仪（3）连接。
3.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述遮挡板（5）设为全遮光或四分之三遮光或半遮光或四分之一遮光的黑色卡片状。
4.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述卤素灯（2）的光源功率为60W，且光照方向与所述光伏组件（4）相对。
5.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述便携式IV曲线测试仪（3）的型号为莱克斯LX—PV10。
6.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述连接杆（8）旋转角度设为0—45度。
7.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述定位杆（11）旋转角度设为0—180度。
8.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述关节轴（13）旋转角度设为0—90度。
9.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述温度控制旋钮（7）固定于所述光伏板固定盒体（1）外部。
10.根据权利要求1所述的一种便携式光伏发电系统教学教具，其特征在于：所述光照强度调节旋钮（15）安装于所述便携式IV曲线测试仪（3）的外部。
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