太陽能電池陣電源系統

發佈日期: 2013 年 09 月 27 日 14:30 | 作者: | 分類: 綠能知識

概念
太陽能電池陣電源系統,即用單體太陽能電池組成方陣將光能轉換成電能的電源系統。

通常將太陽能電池陣、蓄電池組和電源控制設備共同組成一種混合式的太陽能電池陣,用蓄電池組把部分電能貯存起來,供太陽能電池陣不發電或需求功率超過它的輸出功率時使用。

太陽能電池陣

多個帶蓋片的單體太陽能電池按供電要求以串、並聯方式組成太陽能電池陣方陣。太陽能電池的鋪設方式主要有疊瓦式和平鋪式兩種。疊瓦式的單體電池交疊連接,方陣面積利用率高,但難以維修;平鋪式連接應用較普遍,在兩單體電池間留有間隙,用於安置互連條。互連後的電池組件敷設在方陣基板上。基板面密度為2.7~5公斤/平方米。方陣以體裝式或展開式安裝在航天器上。體裝式方陣壽命初期的比功率為8.2瓦/公斤、28.8瓦/平方米。剛性展開式對日定向方陣壽命初期的比功率為26.6瓦/公斤、94.3瓦/平方米。柔性卷式方陣的比功率達44瓦/公斤。砷化鎵電池能在高溫和高光強下工作,用它製成的聚光太陽能電池陣在用於深空飛行時可望與放射性同位素溫差發電器媲美。

蓄電池組

鎘鎳蓄電池組具有較長的迴圈壽命,大多數太陽能電池陣-蓄電池組電源系統用它作為貯能裝置。這種電池的比能量為30~40瓦•時/公斤,採用電化學浸漬工藝製造的輕質電池的比能量可達50瓦•時/公斤。鎘鎳電池在深放電時迴圈壽命只有幾百次,淺放電時可達數萬次。電池組工作溫度對性能也有很大影響。鎘銀蓄電池組僅用於要求超淨磁的場合,迴圈壽命只有鎘鎳電池的1/10,在航天器中應用較少。鎳氫蓄電池與鎘鎳電池相比,耐過充電和過放電能力較強、工作壽命長、比能量約高50%,但體積約大一倍。正在研究的氫銀蓄電池、鈉硫蓄電池、鋰蓄電池和再生氫氧燃料電池的比能量將為現有電池的2~10倍。

電源控制設備

用於將太陽能電池陣和蓄電池組連接成一個完整的電源系統。它的主要功能是:

①調節電源功率:方陣輸出功率在壽命初期和末期變化很大,同時隨軌道、溫度、負載而變化。用電源控制器使方陣多餘功率自身消耗在部分方陣或外接負載上,使電源母線電壓控制在預定範圍內。控制器主要有串聯耗散型調節器,串聯開關調節器和分流調節器(或限制器)三類。

②蓄電池組充電控制與保護:電源控制器給蓄電池組充電過程中用溫度、壓力感測器、信號電極、電量計等的信號來控制蓄電池組的充電率,防止過充電。

③蓄電池組放電控制與保護:當太陽能電池陣不能發電或輸出功率不能滿足要求時,電源控制器自動切換到蓄電池組供電狀態。在蓄電池組放電過程中,負載增大或個別單體電池失效會造成放電電壓過低,電源控制器通過切換單體電池、切換電池組、改變負載等手段防止蓄電池組過放電。

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