本书旨在让初学者对光伏发电技术进行系统的理论和实践训练,内容从实际工程需要出发,结合了新能源专业的特点,覆盖面广,叙述由浅入深、图文并茂,具有一定的新颖性和应用性。本书既有光伏发电技术基础理论知识也有光伏发电实验实训内容,理论与实验紧密结合,相得益彰。全书共8章,内容包括:太阳能电池的基本原理和分类、太阳能电池工艺及测试表征技术、太阳能组件及聚光电池、太阳能光伏发电系统、蓄电池、控制器、光伏逆变器、太阳能光伏发电应用及工程实例。每章均配有实践内容,其中光伏发电基础实验16个,综合性实验5个,设计性实验5个,实训项目4个,合计30个实验实训项目,这也成为本书的特色与亮点。
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目录
第1章太阳能电池的基本原理和分类 1
1.1绪论 1
1.2太阳能电池的基本原理 3
1.2.1太阳能电池的物理原理 4
1.2.2太阳能电池的伏安特性 5
1.2.3寄生电阻的影响 7
1.2.4光学损失和复合损失 8
1.3太阳常数和大气质量 10
1.4晶硅太阳能电池的种类和技术发展 11
习题 15
验证性实验项目 15
实验一太阳能电池板伏安特性测试实验 15
实验二环境对光伏转换影响实验 19
第2章太阳能电池工艺及检测 22
2.1太阳能电池实验室制备 22
2.1.1磁控溅射镀膜 22
2.1.2真空蒸发镀膜 25
2.2太阳能电池产业化简介 26
2.2.1单晶硅太阳能电池 26
2.2.2多晶硅太阳能电池 28
2.2.3硅带太阳能电池 29
2.3太阳能电池的性能测试 31
2.3.1X射线衍射 31
2.3.2扫描电子显微镜 31
2.3.3X射线光电子能谱 32
2.3.4光致荧光发光谱 33
2.3.5紫外—可见光分光光度计测量薄膜透光率 34
2.3.6四探针及霍尔效应测试薄膜电学性能 34
2.3.7电化学C-V 35
2.3.8太阳能电池光谱测试系统 36
习题 37
验证性实验项目 37
实验三太阳能电池板的暗伏安特性测试实验 37
实验四太阳能电池光谱特性测试实验 41
第3章太阳能电池组件及聚光电池 45
3.1太阳能电池组件 45
3.2聚光太阳能电池 48
3.2.1聚光电池的基本原理 48
3.2.2聚光电池的技术参数 48
3.2.3聚光器的总类 49
3.2.4砷化镓(GaAs)电池 50
3.3太阳能聚光系统的引入 52
3.3.1追光系统概述 52
3.3.2跟踪装置 55
3.3.3四象限闭环控制系统原理 56
3.3.4开环及闭、开环相结合的追光系统原理 58
习题 64
验证性实验项目 64
实验五太阳能可变阻抗负载实验 64
实验六聚光太阳能能量转换实验 66
综合性实验项目 69
实验七太阳能电池板逐日系统综合实验 69
设计性实验项目 75
实验八直流步进电机型云台自动追光电路的设计 75
实训项目 80
实验九交流24V电机双轴云台自动追光电路的设计与制作 80
第4章太阳能光伏发电系统 86
4.1太阳能光伏发电系统的工作原理 86
4.2太阳能光伏发电系统的分类 86
4.3独立太阳能光伏发电系统 89
4.4太阳能光伏并网系统 91
4.4.1太阳能光伏并网系统组成 91
4.4.2光伏并网系统逆变器要求 92
4.4.3光伏并网系统的拓扑结构 93
4.5智能微网 93
4.5.1智能微网的概念 93
4.5.2智能微网的优点 93
4.5.3智能微网运行方式 94
4.5.4智能微网关键技术 95
习题 96
验证性实验项目 96
实验十太阳能光伏板能量转换实验 96
实验十一太阳能负载最大输出实验 100
综合性实验项目 103
实验十二太阳能光伏并网发电系统综合实验 103
设计性实验项目 106
实验十三小功率光伏发电并网系统的设计 106
第5章蓄电池 110
5.1蓄电池概述 110
5.2蓄电池的基本概念 111
5.2.1蓄电池的分类 111
5.2.2蓄电池的电压 111
5.2.3蓄电池的容量 111
5.3铅酸蓄电池 113
5.3.1铅酸蓄电池的结构 113
5.3.2铅酸蓄电池的工作原理 114
5.3.3铅酸蓄电池的充放电特性 116
5.4VRLA蓄电池 117
5.4.1VRLA电池的结构 117
5.4.2VRLA蓄电池的工作原理 118
5.4.3VRLA蓄电池的密封原理 118
5.4.4VRLA电池的两大类技术——AGM电池和胶体电池 119
5.4.5VRLA蓄电池的技术特性 120
5.5锂电池 122
5.5.1锂电池的结构 122
5.5.2锂电池的工作原理 123
5.5.3锂电池的特点 123
5.5.4锂电池的使用注意事项 124
5.6蓄电池的使用和维护 124
5.6.1蓄电池与控制器的连接与安装蓄电池的注意事项 124
5.6.2充电注意事项 124
5.6.3日常的维护 125
习题 125
验证性实验项目 125
实验十四太阳能电池组件和蓄电池的选择 125
实验十五太阳能蓄电池性能测试实验 127
第6章控制器 132
6.1控制器的基本工作原理 132
6.2控制器的功能 133
6.3控制器的分类 133
6.3.1并联型控制器 133
6.3.2串联型控制器 134
6.3.3脉宽调制型控制器 135
6.3.4多路控制型控制器 136
6.3.5最大功率跟踪型控制器 136
6.4光伏控制器的选用 137
6.4.1光伏控制器的主要技术参数 137
6.4.2光伏控制器的主要性能特点 139
6.4.3光伏控制器的配置选型 141
习题 141
验证性实验项目 142
实验十六太阳能电池控制器工作原理实验 142
实验十七太阳能电池控制器充放电保护实验 145
综合性实验项目 149
实验十八触摸屏技术在光伏发电监控中应用综合实验 149
实训项目 155
实验十九太阳能光伏控制器设计与制作 155
第7章光伏逆变器 162
7.1逆变器电路拓扑结构 162
7.1.1单相电压型逆变器 162
7.1.2电压型三相逆变电路 164
7.2逆变器的PWM控制 167
7.2.1PWM控制的基本原理 167
7.2.2PWM逆变电路的控制方式 168
7.2.3PWM产生方法 169
习题 171
验证性实验项目 171
实验二十太阳能光伏逆变器工作原理分析实验 171
实验二十一太阳能光伏逆变器性能测试实验 175
设计性实验项目 177
实验二十二单相并网型光伏逆变器的设计 177
实训项目 180
实验二十三太阳能发电系统逆变器设计及制作 180
第8章太阳能光伏发电应用及工程实例 185
8.1太阳能光伏技术在照明领域的应用 185
8.1.1太阳能路灯结构组成 185
8.1.2太阳能路灯工作原理 186
8.2太阳能光伏技术在通信领域的应用 187
8.3太阳能光伏技术在光伏发电领域的应用 188
8.3.1大型光伏发电系统(电站)188
8.3.2小型光伏发电系统 189
8.4太阳能光伏技术在交通领域的应用 189
8.4.1太阳能汽车和太阳能电动车 189
8.4.2太阳能游船 192
8.4.3太阳能飞机 192
8.5太阳能光伏技术在建筑领域的应用 193
8.5.1太阳能光伏建筑一体化 193
8.5.2太阳能光电幕墙 195
8.5.3光伏建筑一体化系统设计 196
8.5.4光伏建筑一体化建筑设计 199
8.5.5光伏建筑一体化光伏系统的安装与调试 204
8.6太阳能光伏技术在农业领域中的应用 205
8.6.1光伏农业概述 205
8.6.2太阳能发电在植物补光中的具体应用 207
8.7太阳能光伏技术在太空领域中的应用 209
8.8太阳能光伏技术在其他领域中的应用 210
8.9光伏发电系统工程实例 211
8.9.110kW光伏发电系统工程设计 211
8.9.2家庭用光伏发电系统工程设计 217
习题 219
验证性实验项目 220
实验二十四不同负载对太阳能光伏逆变器的影响实验 220
实验二十五太阳能光伏控制器电磁兼容测试 222
综合性实验项目 226
实验二十六独立光伏发电系统应用综合实验 226
实验二十七太阳能汽车应用综合实验 230
设计性实验项目 232
实验二十八太阳能多功能电源充电器设计 232
实验二十九30W太阳能LED路灯电路的设计 236
实验三十太阳能光伏发电系统的设计与制作 242
参考文献 246]]>