2015年《太阳能光伏发电系统设计与施工》复习1

2015年《太阳能光伏发电系统设计与施工》复习1
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）
1. 在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射能基本上为一个常数。

这个辐射强度称为___ _ __。

A．大气质量 B. 太阳常数C．辐射强度 D.太阳光谱
2．太阳能光伏发电系统的最核心的器件是______。

A．控制器 B. 逆变器C．太阳电池D.蓄电池
3．太阳能光伏发电系统中，______指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。

A．孤岛效应 B. 光伏效应C．充电效应 D.霍尔效应
4．在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的______。

A．短路电流 B. 开路电流C．工作电流 D.最大电流
5．地面用太阳电池标准测试条件为在温度为25℃下，大气质量为AM1.5的阳光光谱，辐射能量密度为_____W/m2。

A．1000 B. 1367 C．1353 D.1130
6．蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量______。

A．输入效率 B. 填充因子C．工作电压 D.输出效率
7．蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为_____。

A．自放电率 B. 使用寿命C．放电速率 D.放电深度
8．在太阳能光伏发电系统中，太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，实现此功能的主要器件是______。

A．稳压器 B. 逆变器C．二极管 D.蓄电池
9．当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是______。

A．开路电压 B. 工作电压C．短路电流 D.最佳倾角
10．太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生______。

A．霍尔效应 B. 孤岛效应C．充电效应 D.热斑效应
11．当控制器对蓄电池进行充放电控制时，要求控制器具有输入充满断开和恢复接通的功能。

如对12V密封型铅酸蓄电池控制时，其恢复连接参考电压值为______。

A．13.2V B. 14.1V C．14.5V D.15.2V
12．太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为______。

A．填充因子 B.转换效率C．光谱响应 D.串联电阻
二、填空题（本大题共5小题，共10空，每空1分，共10分）
1．光伏发电是利用太阳能电池组件将能直接转变为的装置。

太阳能电池组件(Solar Module)是利用半导体材料的电子学特性实现的一种材料，在广大的无电地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，也可以与区域电网并网实现互补。

2．转换效率：与的百分比。

3．放电深度=
如：12V75AH电池，额定容量为，如按照5小时率放电使用，容量表征为65AH，则放电深度为%.
4．调制度M= ；载波比N= 。

三、名词解释（本大题共2小题，共12分）
1. 双极硫酸盐化、H+抑制原理
2. 日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数
名词解释：日照时间、日照时数、平均日照时数、峰值日照时数
日照时间是指太阳光在一天当中从日出到日落实际的照射时间。

日照时数时指在某个地点，一天当中太阳光达到一定副照度（一般以气象台测定的
120W/m2为标准）时一直到小于此辐照度所经过的时间，日照时数小于日照时间。

平均日照时数是指某地的一年或若干年的日照时数总和的平均值。

例如，某地2003
年到2013年实际测量的年平均日照时数时2053.6h，日平均日照时数就是5.63h。

峰值日照时数是将当地的辐射量，折算成标准测试条件，（辐照度1000W/m2）下
的时数。

例如，某地某天的日照时间是8.5h，但不可能在这8.5h中太阳的辐照度
都是1000 W/m2。

而是从弱到强再从强到弱变化的。

例：若测得这天累计的太阳辐射量时3600 W/m2，则这天的峰值日照时数就是
3.6h。

四、简述题（本大题共4小题，每小题8分，32分）
1．简述光生伏打效应。

当太阳光（或其他光）照射到太阳电池上时，电池吸收光能，能量大于禁带宽度的光子，穿过减反射膜进入硅中，在PN结中，激发出光生电子–空穴对，并立即被内建电场分离，光生电子被送进n区，光
生空穴则被推进p区，这样在内建电场的作用下，光生电子-空穴对被分离，在光电池两端出现异号电荷的积累，即产生了“光生电压”，这就是“光生伏打效应”（简称光伏）。

在内建电场的两侧引出电极并接上负载，在负载中就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。

2．为什么VRLA蓄电池在使用过程中不需加水维护？
3．太阳能光伏发电系统要求光伏控制器有哪些基本功能？
光伏控制器应具有以下功能：
①防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；
②防止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；
③防止负载、控制器、逆变器和其他设备内部短路；
④具有防雷击引起的击穿保护；
⑤具有温度补偿的功能
⑥显示光伏发电系统的各种工作状态，包括：蓄电池（组）电压、负载状态、电
池方阵工作状态、辅助电源状态、环境温度状态、故障报警等。

4.简述准正弦波逆变器。

简述准正弦波逆变器。

逆变器根据波形主要分两类：一类是正弦波逆变器；另一类是方波逆变器。

正弦波
逆变器输出的是同日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电
网中的电磁污染。

方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到
负向最大值几乎在同时产生，这样对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。

同
时其负载能力差，仅为额定负载的40％～60％，不能带感性负载。

如所带的负载
过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流人负载中的容性电流增大，严重时会
损坏负载的电源滤波电容。

针对上述缺点，近年来出现了准正弦波(或称改良正弦
波、修正正弦波、模拟正弦波等)逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值
之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，
属于方波范畴，连续性不好。

总的来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够
带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。

准正弦波逆变器可以满足大部分的
用电需求，效率高，噪声小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。

方波逆变器
的制作采用简易的多谐振荡器，其技术属于20世纪50年代的水平，将逐渐退出
市场。

五、综合题（本大题共34分）
1．（本题16分）下图是并联型控制器电路图，叙述其工作原理。

并联型控制器：也叫旁路型控制器，它是利用并联在太
阳能电池两端的机械或电子开关器件控制充电过程。

一般用于小型、小功率系统。

S1是并联在太阳电池方阵的输出端，当蓄电池电压大于
“充满切离电压”时，S1导通，同时二极管D1截止，
则太阳电池方阵的输出电流直接通过S1短路泄放，不
再对蓄电池进行充电，从而保证蓄电池不会出现过充电，起到“过充电保护”作用。

D1为防“反充电二极管”，只有当太阳电池方阵输出电压大于蓄电池电压时，D1才能导通，反之D1截止，从而保证夜晚或阴雨天气时不会出现蓄电池向太阳电池
方阵反向充电，起到“放反向充电保护”作用。

开关器件S2为蓄电池放电开关，当负载电流大于额定电流出现过载或负载短路时，S2关断，起到“输出过载保护”和“输出短路保护”作用。

同时，当蓄电池电压小于“过放电压”时，S2也关断，进行“过放电保护”。

D2为“防反接二极管”，当蓄电池极性接反时，D2导通使蓄电池通过D2短路放电，产生很大电流快速将保险丝BX烧断，起到“防蓄电池反接保护”作用。

检测控制电路随时对蓄电池电压进行检测，当电压大于“充满切离电压”时使S1导通进行“过充电保护”；当电压小于“过放电压”时使S2关断进行“过放电保护”。

2. （本题18分）假设该光伏系统交流负载的耗电量为10KWh/天，如果在该光伏系统中，我们选择使用的逆变器的效率为90％，输入电压为24V，若选择5天的自给天数，并使用深循环电池，放电深度为80％。

该系统需要使用2V/400Ah的蓄电池多少个？
假设该光伏系统交流负载的耗电量为10KWh/天，如果在该光伏系统中，我们选择
使用的逆变器的效率为90％，输入电压为24V，那么可得所需的直流负载需求为
462.96Ah/天。

(10000 Wh ÷ 0.9 ÷ 24 V = 462.96 Ah)。

假设这是一个负载对电源要求并不是很严格的系统，使用者可以比较灵活的根据天气情况调整用电。

我们选择5天的自给天数，并使用深循环电池，放电深度为
80％。

那么：
蓄电池容量＝5天×462.96Ah/0.8＝2893.51Ah。

如果选用2V/400Ah的单体蓄电池，那么需要串连的电池数：
串联蓄电池数＝24V/2V=12（个）
需要并联的蓄电池数：
并联蓄电池数＝2893.51/400＝7.23
我们取整数为8。

所以该系统需要使用2V/400Ah的蓄电池个数为：12串联×8并
联= 96（个）。