太阳能光伏发电的基本原理知识

太阳能光伏发电的基本原理知识

太阳电池的发电原理是利用光入射于半导体时所引起的光电效应，光伏电池的基本特性和二极管类似，可以用简单的PN结来说明，当具有适当能量的光子入射于半导体时，光与构成半导体的材料相互作用产生电子和空穴(因失去电子而带正的电荷)，如半导体中存在PN结，则电子向N型半导体扩散，空穴向P型半导体扩散，并分别聚集于两个电极部分，即负电荷和正电荷聚集于两端，如用导线连接这两个电极，就有电荷流动产生电能。利用这一原理，可将光能转化为电能储存起来，通过调节与控制技术，将电能变换为各种需要的标准，以满足不同负载的需要。这与传统的发电方式是完全不同的，既没有旋转的转动部分，也不排出气体，是清洁的、无噪声的发电。

根据应用场合的不同，光伏发电系统一般可分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统和混合型光伏发电系统，本设计的太阳能逆变电源主要研究独立光伏发电系统。如下图所示，光伏发电系统主要包括太阳能电池板、充电机、蓄电池、控制器、直流升压电路、逆变器和太阳自动跟踪器等。

典型的光伏发电系统由四个部分组成：光伏电池阵列：单体光伏电池发出的电能很小，是直流电，为满足实际应用需求，获得足够大的发电量，要将单体光伏电池连接成电池组，再由电池组组成太阳能光伏阵列。储能系统：储能系统将光伏发电系统日间发出的电能储存起来供需要时使用。逆变器：为将光伏电池阵列所发出的直流电转换成实际应用中所需要的交流电，需要将直流电转换成交流电的逆变系统，逆变系统的效率直接影响整个系统的效率。直流控制系统：在电能从光伏阵列到储能单元，再到逆变单元的传输和交换过程中，要保持系统的高效与安全运行，所以需要直流控制系统对整个过程进行调整、保护和控制。 光照强时，太阳能电池的低压直流电直接提供给直流升压电路，通过充电器给蓄电池充电储能。光照弱时，太阳能电池输出功率达不到光伏发电的要求，这时，作为储能装置的蓄电池就为直流升压电路提供低压直流电，保证了光伏发电系统的连续性和稳定性。直流升压电路把低压直流电升高到330V高压直流电，然后通过逆变器就可得到50Hz/220V交流电。输出交流电压和电流通过检测电路反馈给控制器，控制器可以实现闭环控制。太阳自动跟踪系统使太阳能电池板跟随太阳运动而转动，充分利用太阳能，提高光伏发电系统的效率。