3.5蓄电池的选型
蓄电池的使用寿命、成本、电气特性等是选型应该考虑的重要因素,市面上蓄电池的种类较多,其中铅酸蓄电池、铅晶蓄电池符合要求。铅晶电池使用寿命较长且环保,然而铅晶电池的价格昂贵且市场小,不易购买。铅酸蓄电池成本低廉,输出电压稳定,寿命较长,型号齐全,美观大方。所以选定铅酸蓄电池作为储能元件。
3.6显示模块的选型
直流显示模块为了显示太阳能电池板的产生的电压与电流,电压在20以下,电流也较小,大约1A左右。经过讨论,结合成本,最终选定了创鑫电子仪表公司的一款YB27VA型的双色电表。
交流显示模块显示系统输出的220V交流以及输出电流,电流较小,最小分辨要求较高,选定创鑫电子仪表公司的YB4835型的分体式电表。
显示电表的参数如表四所示:
表四 电表技术参数
参数 电表 直流电表 交流电表 AC0-50.0A DC0-10.0A 测试电流 测试电压 供电电压 测量速度 DC0-100V DC3.5-30V 约每秒2次 AC100-300V 不需供电 约每秒2次
4.系统的设计及实现
4.1控制柜的机械结构设计
设计控制柜,最先考虑的是设计控制柜的外形、尺寸。如何设计更符合人们的感官,更符合人体学设计。以下是我们最开始的三种方案的正视图,毋庸置疑,这三种方案都可以满足基本要求。但考虑到美观和控制界面的设计,我们选择了第一种。第一种最上面斜面方便安装人机接口,而平面方便附上一些LOGO标志。
图(a) 图(b) 图(c)
4.2控制面板的设计
在箱体的外形设计完成后,需要考虑控制面板的组成和显示控制哪些数据。首先考虑的是对输入量的检测,使用一块显示屏采集风机和太阳能电池板的发电状况,以便于记录数据。接着因为设计整个系统的目的是用于家庭用电,系统是小型的风光互补系统,所以决定使用日常家庭里的方形的插座。在接下来的讨论中,认识到现在人们大量使用移动产品,绝大多数移动产品是5V输入,于是就在插座上面加了两个USB接口,以方便移动产品的充电。由于需要对输出负载功率进行监控和计算,在控制面板上添加了输出电压电流检测单元。考虑到显示屏的电能消耗,于是添加了两个控制显示屏通断电的开关,综上所述便设计了如下图4的控制面板图。
LOGO 方形插座 指示灯 显示屏 图4 控制面板图
开关
5.实验结果及分析
5.1调试过程
作品的实验器件主要包括:小型风能发电机、太阳能电池组件、控制柜和相关控制器件。实验室制作的风光互补发电系统各个部分如图5、图6、图7:
图6 太阳能电池组件
图7 控制柜和相关控制器件
在调试的过程中采取的是分模块调试的,首先检测各个模块的功能能否实现,然后检测组装后的系统能否达到预定指标数据。风机购买组装好后,采取人为的转动风机的形式,初步用示波器去测量是否能产生电能。太阳能电池板是单独在有太阳光的情况下检测的。当风机和太阳能都检测调试成功后就将其与控制器连接,接着用示波器测量控制器的输出数据。再将蓄电池输出部分连接到逆变器,用示波器测量逆变器输出的电压,检测其能否输出220V的交流电压。以上部分都调试成功后,说明它各模块都是正常的,整体功能就能实现。 当线接线完成后,太阳能的采集模块只能显示电压,而不能显示电流。并且电压的读数也与理论上的不一样。通过检测初步断定是线路连接错误,在学长的协助下找到并解决了问题,达到了理想效果。
5.2 调试结果
太阳能电池板的功率较小,采集模块的精度有限,在雨天无法采集到精确数据。所以仅仅采集了阴天和晴天的数据。而风机只能在有风的天气才能采集到数据。分别如表五所示。