INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU FOTOWOLTAICZNEGO

Rok akad.: 2014/2015

Wydział: Elektryczny

Rodz. stud. : stacjonarne

Kierunek: Elektrotechnika

Specjalność : –

Profil: –

Nr grupy ćwicz :

Uwagi:

1. Schematy

1. Schemat układu pomiarowego :

Układ składa się ze źródła oświetlenia o regulowanej mocy , z cyfrowych mierników amperomierza i woltomierza oraz regulowanego rezystora i przewodów łączeniowych.

1. Schemat z rozmieszczeniem punktów pomiarowych gęstości mocy promieniowania, natężenia światła i temperatury dla badanego modułu oraz numery żarówek

1. Wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń.

1. Wszystkie źródła światła (9 żarówek):

Tabela 2.1.a Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy promieniowania E [W/m^2]	Średnia gęstość mocy promieniowania Eśr [W/m^2]	Natężenia światła Eśw [lx]	Średnia natężenie światła Eśwśr [lx]	Temperatura T [^0C]	Średnia temperatura Tśr [^oC]
1	450	415,111	5240	5034,44	33,5	36,622
2	430		5160		34
3	342		4750		39
4	360		4740		35,7
5	470		4670		35,9
6	490		5630		43
7	450		5570		35
8	413		4800		33,3
9	331		4750		40,2

Tabela 2.2.a Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U [V]	Prąd I [mA]	Moc P [W]	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η [%]
1	UOC = 18,45	0	0	0,762	4,475
2	17,71	10,5	0,186
3	17,51	20	0,350
4	17,39	25	0,435
5	17,24	30,5	0,526
6	17,11	35	0,599
7	16,98	40	0,679
8	16,85	45	0,758
9	16,60	50	0,830
10	16,32	55	0,898
11	15,75	60,2	0,948
12	14,93	65,5	0,978
13	14,48	66	0,956
14	14	67	0,938
15	13,42	68,1	0,914
16	0,1347	ISC = 69,6	0,009

1. Załączone cztery źródła światła:

Tabela 2.1.b Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy promieniowania E [W/m^2]	Średnia gęstość mocy promieniowania Eśr [W/m^2]	Natężenia światła Eśw [lx]	Średnia natężenie światła Eśwśr [lx]	Temperatura T [^0C]	Średnia temperatura Tśr [^oC]
1	214	204	2800	2601,11	43,1	44,167
2	254		3050		45,2
3	231		2750		42,6
4	205		2720		43,8
5	223		2680		44,6
6	220		2770		42
7	169		2200		51
8	167		2300		51,9
9	153		2140		51,3

Tabela 2.2.b Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U [V]	Prąd I [mA]	Moc P [W]	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η [%]
1	UOC = 17,05	0	0	0,747	3,51
2	17,01	2	0,034
3	16,93	4	0,068
4	16,84	6	0,101
5	16,71	8	0,134
6	16,60	10	0,166
7	16,48	12	0,198
8	16,34	14	0,229
9	16,19	16	0,259
10	16,00	18	0,288
11	15,77	20	0,315
12	15,46	22	0,340
13	15,10	24	0,362
14	14,50	26	0,377
15	12,80	28	0,358
16	0,05	ISC = 29,6	0,001

1. Załączonych sześć źródeł światła:

Tabela 2.1.c Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy promieniowania E [W/m^2]	Średnia gęstość mocy promieniowania Eśr [W/m^2]	Natężenia światła Eśw [lx]	Średnia natężenie światła Eśwśr [lx]	Temperatura T [^0C]	Średnia temperatura Tśr [^oC]
1	312	289,444	3700	3547,72	40,3	42,778
2	340		3950		42,5
3	319		3710		40,5
4	291		3590		40,9
5	315		3710		44,5
6	284		3450		42
7	245		3300		43,3
8	256		3410		45,8
9	243		3110		45,2

Tabela 2.2.c Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U [V]	Prąd I [mA]	Moc P [W]	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η [%]
1	UOC = 17,7	0	0	0,756	3,956
2	17,62	2	0,035
3	17,46	7	0,122
4	17,3	12	0,208
5	17,07	17	0,290
6	16,83	22	0,370
7	16,54	27	0,447
8	16,14	32	0,516
9	15,55	37	0,575
10	14,18	42	0,596
11	14,02	43	0,603
12	8,75	44	0,385
13	0,09	ISC = 45,03	0,004

1. Załączone cztery źródła światła (2 kombinacja):

Tabela 2.1.d Warunki pracy – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

Numer punktu pomiarowego	Gęstość mocy promieniowania E [W/m^2]	Średnia gęstość mocy promieniowania Eśr [W/m^2]	Natężenia światła Eśw [lx]	Średnia natężenie światła Eśwśr [lx]	Temperatura T [^0C]	Średnia temperatura Tśr [^oC]
1	218	205,222	2500	2433,33	39,2	42,922
2	236		2640		40,6
3	212		2340		49,3
4	221		2640		40,1
5	231		2540		41,5
6	200		2400		49,9
7	185		2480		41,2
8	185		2170		44,2
9	159		2190		40,3

Tabela 2.2.d Parametry – wyniki uzyskane z pomiarów i obliczeń

L.p.	Napięcie U [V]	Prąd I [mA]	Moc P [W]	Współczynnik wypełnienia FF	Sprawność η [%]
1	UOC = 17,26	0	0	0,732	3,634
2	17,17	2	0,034
3	17,08	4	0,068
4	16,99	6	0,102
5	16,89	8	0,135
6	16,77	10	0,168
7	16,60	12	0,199
8	16,45	14	0,230
9	16,32	16	0,261
10	16,13	18	0,290
11	15,90	20	0,318
12	15,60	22	0,343
13	15,30	24	0,367
14	14,89	26	0,387
15	14,02	28	0,393
16	0,05	ISC = 31,08	0,002

1. Charakterystyki prądowo-napięciowe I = f(U) modułu dla różnych wartości gęstości mocy promieniowania.

2. Wyznaczanie wzoru funkcji

E = - wzór pozwalający przeliczyć natężenia światła zmierzonego
w [lx] na wartość gęstości mocy promieniowania słonecznego [W/m²].

E [W/m^2] z pomiarów	Eśw [lx] z pomiarów	E [W/m^2] z obliczeń
153	2140	171,0
159	2190	175,3
167	2300	184,6
169	2200	176,1
185	2480	199,9
185	2170	173,6
200	2400	193,1
205	2720	220,3
212	2340	188,0
214	2800	227,1
218	2500	201,6
220	2770	224,6
221	2640	213,5
223	2680	216,9
231	2540	205,0
231	2750	222,9
236	2640	213,5
243	3110	253,5
245	3300	269,6
254	3050	248,4
256	3410	279,0
284	3450	282,4
291	3590	294,3
312	3700	303,6
315	3710	304,5
319	3710	304,5
331	4750	392,9
340	3950	324,9
342	4750	392,9
360	4740	392,0
413	4800	397,1
430	5160	427,7
450	5240	434,5
450	5570	462,6
470	4670	386,1
490	5630	467,7

Przykładowe obliczenia : E = = [lx]

1. Przykładowe obliczenia:

– wykonane dla Tabeli 2.1.a

E_śr = [W/m²]

E_św =[lx]

T_śr = [^oC]

– wykonane dla pomiaru 12 z Tabeli 2.2.a

P = [W]

FF =

%= []

1. Dane znamionowe dla E = 1000 [W/m²], T = 25, AM = 1,5:

P_max = 5 [W]

I_SC = 0, 34 [A]

U_OC = 21 [V]

wymiary: 246 x 214 x25 mm

1. Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczanie charakterystyki prądowo–napięciowej modułu fotowoltaicznego złożonego z ogniw krzemowych polikrystalicznych przy różnych warunkach oświetlenia, padającego na panel.

Pomiary wykonywane były przy sztucznym oświetleniu, za pomocą dziewięciu żarówek w różnych kombinacjach załączania:

1. 9 żarówek b) 4 żarówki

1. 6 żarówek d) 4 żarówki

Napięcie modułu nieznacznie spada wraz ze spadkiem gęstości mocy promieniowania, jest to niewielki spadek

	UOC [V]	$$E_{sr}\left\lbrack \frac{W}{m^{2}} \right\rbrack$$
9 żarówek	18,45	415,111
6 żarówek	17,7	289,444
4 żarówki (2)	17,26	205,222
4 żarówki	17,05	204

Prąd zwarcia spada znacznie bardziej wraz ze spadkiem gęstości mocy promieniowania, przy spadku promieniowania o połowę prąd zwarcia również spadł o około połowę:

	ISC [mA]	$$E_{sr}\left\lbrack \frac{W}{m^{2}} \right\rbrack$$
9 żarówek	69,6	415,111
6 żarówek	45,03	289,444
4 żarówki (2)	31,08	205,222
4 żarówki	29,6	204

Punkt mocy maksymalnej zależy od prądu i napięcia, przyglądając się charakterystykom prądowo-napięciowym widać, że punkt mocy maksymalnej przypada mniej więcej w tych samych wartościach napięcia lecz różnych wartościach prądu. Potwierdzają to wcześniejsze tabele, gdzie widać, że wartości napięcia praktycznie się nie zmieniają, a wartości prądu spadają dość znacznie.

Moc przy obciążeniu optymalnym zmienia się dla różnych gęstości mocy promieniowania następująco:

	P [W]	$$E_{sr}\left\lbrack \frac{W}{m^{2}} \right\rbrack$$
9 żarówek	0,978	415,111
6 żarówek	0,756	289,444
4 żarówki (2)	0,393	205,222
4 żarówki	0,377	204

Sprawność zmienia dla poszczególnych wartości gęstości mocy promieniowania przedstawia się następująco:

	η	$$E_{sr}\left\lbrack \frac{W}{m^{2}} \right\rbrack$$
9 żarówek	4,475	415,111
6 żarówek	3,956	289,444
4 żarówki (2)	3,634	205,222
4 żarówki	3,510	204