畢業(yè)設(shè)計(jì)--移動(dòng)式太陽能警示牌

1、<p>　　光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)（?？疲?lt;/p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 移動(dòng)式太陽能警示牌</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 </p><p>　　完 成 日 期 2013.12.10 </p><p>　　教 學(xué) 系 能源工程系 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　太陽能

3、為可再生能源的一種，指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用，白天通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能，然后再將電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存于蓄電池中，以供負(fù)載晚上使用。本設(shè)計(jì)是針對(duì)目前普通警示牌和市場(chǎng)現(xiàn)有太陽能警示牌存在的靈活性低，夜間亮度低，成本昂貴等缺陷進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了太陽能電池作為電能來源，已達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的；利用SYC-10L-A智能太陽能控制器實(shí)現(xiàn)太陽能警示牌的光電控制、定時(shí)延時(shí)控制，其次

4、內(nèi)部設(shè)有蓄電池，用于保證在晚間和陰雨天氣以及多個(gè)連續(xù)陰雨天對(duì)負(fù)載的正常供電。本設(shè)計(jì)采用20W太陽能電池和12V膠體電池以供3.6W的負(fù)載工作，電路部分利用串并聯(lián)和電阻的限流關(guān)系進(jìn)行連接，電路簡(jiǎn)潔明了，負(fù)載采用3mmLED燈，具有使用壽命長(zhǎng)，發(fā)光亮度高等優(yōu)點(diǎn)。整體形狀設(shè)計(jì)抗風(fēng)能力強(qiáng)，防水性能好，可用于不同地點(diǎn)的移動(dòng)使用和固定安裝。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】太陽能電池 SYC-10L-A 蓄電池 電路</

5、p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 需求分析3</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)要求3</b></p><p><b>　　2.2方案選擇3&l

6、t;/b></p><p>　　2.3市場(chǎng)現(xiàn)有太陽能警示牌的分析3</p><p>　　第三章 電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1系統(tǒng)整體電路4</p><p><b>　　3.2負(fù)載電路4</b></p><p>　　第四章 外形設(shè)計(jì)及材料選用5</p><

7、;p>　　4.1整體外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.2主要外形結(jié)構(gòu)尺寸6</p><p>　　4.3結(jié)構(gòu)部件所用材料的選擇6</p><p>　　第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)7</p><p><b>　　5.1基本要求7</b></p><p>　　5.2太陽能電池容量和蓄電池容量的

8、計(jì)算7</p><p>　　第六章 各組件的選用8</p><p>　　6.1太陽能電池8</p><p>　　6.1.1太陽能電池原理8</p><p>　　6.1.2太陽能電池組件的分類與構(gòu)成9</p><p>　　6.1.3本設(shè)計(jì)對(duì)太陽能電池的選用10</p><p><

9、b>　　6.2蓄電池10</b></p><p>　　6.2.1蓄電池的種類10</p><p>　　6.2.2膠體型鉛酸蓄電池11</p><p>　　6.3太陽能控制器13</p><p>　　6.3.1 SYC-10L-A智能太陽能控制器14</p><p>　　6.4LED燈的選用

10、16</p><p>　　第七章 產(chǎn)品的制作組裝與性能測(cè)試18</p><p>　　7.1制作組裝18</p><p>　　7.2性能測(cè)試18</p><p>　　第八章 產(chǎn)品的綜合性能分析及問題的發(fā)現(xiàn)總結(jié)20</p><p>　　8.1產(chǎn)品的實(shí)用性20</p><p>　　8.2本設(shè)

11、計(jì)產(chǎn)品與當(dāng)前市場(chǎng)同類產(chǎn)品的比較20</p><p><b>　　結(jié) 論21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p&

12、gt;<p>　　隨著化石能源的緊缺，可再生能源成為人們研究的焦點(diǎn)，大力開發(fā)可再生能源是解決能源危機(jī)的主要途徑。太陽能是各種可再生能源中最重要最基本的能源，具有著環(huán)保清潔的優(yōu)勢(shì)。廣義上來說，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、海洋溫差能等都是太陽能；而狹義上的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域；通過轉(zhuǎn)

13、換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能的利用屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。</p><p>　　太陽能作為可再生能源的一種，指的是太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用，通過光生伏打效應(yīng)把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能，以供用電負(fù)載工作，或者通過蓄電池進(jìn)行電能的儲(chǔ)存以備后用。本設(shè)計(jì)是針對(duì)目前普通警示牌和市場(chǎng)現(xiàn)有太陽能警示牌所存在的夜間亮度低，使用靈活度低，成本高等缺陷進(jìn)行

14、改進(jìn)與創(chuàng)新，在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)，材料選用等方面有了新的提高和改進(jìn)。太陽能警示牌的光電控制與路燈功能一樣，都是為了完成晚上亮燈，早晨熄燈的作用，還有就是對(duì)蓄電池的充電管理 。</p><p>　　太陽能作為一種新型能源，分布廣泛，有取之不盡用之不竭的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)幅員廣大，有著豐富的太陽能資源。按接受太陽能輻射量的大小，全國(guó)大致上可分為五類地區(qū)。其中一、二類地區(qū)太陽能資源最為豐富。一類地區(qū)：為我國(guó)太陽能資源最

15、豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量6680～8400MJ/㎡,相當(dāng)于日輻射量5.1～6.4wh/㎡。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。尤其西藏西部最為豐富，最高達(dá)2333KMh/㎡(日輻射量6.4KM/㎡),居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。二類地區(qū)：為我國(guó)太陽能資源較豐富地區(qū)，年太陽輻射總量為5850—6680MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量4.5～5.1KMh/㎡。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南

16、部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。</p><p>　　武威位于甘肅中部，太陽能資源豐富，屬于一類地區(qū)，是中國(guó)太陽能總輻射能量最多的地方之一，全年日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)達(dá)2968—3200小時(shí)，日均日照時(shí)數(shù)約為8.9小時(shí)，年總輻射量為138.45千卡/cm2，這里太陽輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，屬典型的大陸性溫帶干旱氣候，具有優(yōu)越的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件，豐富的光熱資源為太陽能開發(fā)利用提供十分廣闊的發(fā)展空間。</p

17、><p>　　在武威市建立太陽能新能源基地具有很大的意義，2009年6月，中科院院士何祚庥就新能源知識(shí)做了重要講話，何祚庥院士認(rèn)為，武威正在實(shí)施的太陽能開發(fā)利用項(xiàng)目意義重大，前景廣闊，必將為我國(guó)加快新能源開發(fā)利用做出積極貢獻(xiàn)。</p><p>　　2009年，武威市發(fā)揮取之不盡的光熱資源優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)甘電投新應(yīng)天科技有限公司太陽爐生成多晶硅和光伏發(fā)電項(xiàng)目，簽訂了100MW太陽能發(fā)電項(xiàng)目。目前已建成

18、和正在建設(shè)的太陽能利用項(xiàng)目有新型太陽爐生成1萬噸多晶硅、1000MW光伏發(fā)電和10MW光熱發(fā)電項(xiàng)目，已建成了武威金太陽新能源高新技術(shù)集聚區(qū)。</p><p>　　2012年4月，武威市太陽能發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)到300.5MW，其中建成并網(wǎng)51.5MW，開工建設(shè)174MW，開展前期工作，75MW。另外武威市分別與常州天合光能公司、臺(tái)灣永盛能源公司簽訂了共計(jì)4600MW太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)協(xié)議。</p&g

19、t;<p>　　武威加快發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的必要性能與可能性是必然的：</p><p>　　（1）是實(shí)現(xiàn)武威可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要</p><p>　?。?）具有一定的資源和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)</p><p>　?。?）有效的促進(jìn)政策為武威太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造了良好的環(huán)境</p><p>　?。?）校企聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)人才為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了技

20、術(shù)支援</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在根據(jù)當(dāng)?shù)靥柲苜Y源和氣候條件下設(shè)計(jì)的一項(xiàng)有助于人們生活和推動(dòng)太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的的太陽能警示牌，對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品所存在的缺陷做出了進(jìn)一步的改進(jìn)，在各方面上都有了一定的提高。</p><p><b>　　第二章 需求分析</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)要求</b></p&

21、gt;<p>　?。?）電池板功率的計(jì)算和選用；</p><p>　?。?）蓄電池容量的選用以及充放電控制和狀態(tài)顯示；</p><p>　?。?）整體電路及器件的防水設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）整體外形支架的抗風(fēng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）光電控制要求在光線暗時(shí)警示牌自動(dòng)接通開始發(fā)亮工作，等光線強(qiáng)后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)斷。

22、</p><p><b>　　2.2方案選擇</b></p><p>　　太陽能警示牌是利用太陽能光生電原理，進(jìn)行電能的獲取、儲(chǔ)存和使用，從而使得警示牌在晚間及光線不足的情況下通電發(fā)亮，為行人和車輛以安全提示幫助。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于太陽能警示牌的設(shè)計(jì)生產(chǎn)都很少，而且都存在著許多缺陷，市場(chǎng)上大量存在的還是普通警示牌，出現(xiàn)的太陽能警示牌除了上述缺陷外，還就是價(jià)格偏高。在普通警示

23、牌和太陽能警示牌中兩種都各有優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是結(jié)合太陽能電池，蓄電池，控制器為一體的，從樣式設(shè)計(jì)，安全性能設(shè)計(jì)，所用材料的選擇，以及經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等方面進(jìn)行綜合考慮，達(dá)到防水、抗風(fēng)、多個(gè)連續(xù)陰雨天的正常工作和實(shí)用性強(qiáng)的目的，以最佳配置制作出理想的產(chǎn)品。</p><p>　　2.3市場(chǎng)現(xiàn)有太陽能警示牌的分析</p><p>　　市場(chǎng)上的太陽能警示牌除了

24、系統(tǒng)采用了太陽能供電原理，在其他方面和普通警示牌沒有什么大的改變，電池組件與警示牌連接不良，無固定支架，主要有以下缺陷：⑴箱體過于笨重，太陽能板體積過大，不利于包裝，運(yùn)輸，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，經(jīng)常造成內(nèi)部損壞。(2)電池和電路都封在箱體內(nèi)，不宜更換。(3)箱體過大，密封性不宜控制。⑷防水等級(jí)低；（5）價(jià)格昂貴。</p><p><b>　　第三章 電路設(shè)計(jì)</b></p><

25、p><b>　　3.1系統(tǒng)整體電路</b></p><p>　　圖3.1系統(tǒng)整體電路構(gòu)成</p><p><b>　　3.2負(fù)載電路</b></p><p><b>　　圖3.2負(fù)載電路圖</b></p><p>　　第四章 外形設(shè)計(jì)及材料選用</p>&l

26、t;p>　　4.1整體外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.1整體外形結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2主要外形結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　1.整體總高：220cm</p><p>　　2.蓄電池倉：高48cm，底邊長(zhǎng)54cm，棱錐邊長(zhǎng)56cm</p><p>　　3.支腳高：13cm,支腳間距66cm<

27、/p><p>　　4.桿長(zhǎng)：145cm，直徑32mm</p><p>　　5.警示牌：邊長(zhǎng)60cm，高52cm，厚3cm</p><p>　　6.警示牌距地高度：146cm</p><p>　　7.太陽能電池組件距地高度：200cm</p><p>　　8太陽能電池組件規(guī)格：長(zhǎng)630mm，寬300mm,厚18mm</

28、p><p>　　9.控制器外形規(guī)格：長(zhǎng)11cm,寬7cm</p><p>　　4.3結(jié)構(gòu)部件所用材料的選擇</p><p>　　1.支腳及蓄電池倉框架是2mm厚角鋼焊接而成，蓄電池倉外殼用普通鐵皮鉚釘，底部用壓制木板拖住蓄電池，這樣達(dá)到了基本的穩(wěn)固。</p><p>　　2.支桿選用直徑為32mm的鋼管，材料質(zhì)地堅(jiān)硬，不易折斷。</p>

29、;<p>　　3警示牌材料的選用。</p><p>　?。?）警示牌邊框（圖4.3）由加厚不銹鋼，</p><p>　　制作質(zhì)地堅(jiān)韌，不易變形，防撞擊強(qiáng)，不易</p><p>　　生銹，除此之外還對(duì)警示牌起有保護(hù)作用。</p><p>　　（2）警示牌正面面板（圖4.3.2）采用鋁塑板， 圖4.3.1&l

30、t;/p><p>　　防水浸泡，有益于對(duì)LED等的穩(wěn)固。鋁塑板正 </p><p>　　面貼膜使用普通警示牌所用貼膜，反光性能好， </p><p><b>　　抗曬，醒目顯眼。</b></p><p>　?。?）警示牌“慢”字使用使用普通警示牌貼</p>

31、;<p>　　字，正面貼膜貼字的選用具有鋪警示牌的優(yōu)勢(shì)，</p><p>　　不銹鋼更加增強(qiáng)了警示牌的牢固性</p><p>　　4.警示牌不銹鋼三角圈和支架支桿全部使用噴 圖4.3.2</p><p>　　漆，這樣可防水防曬抗腐蝕風(fēng)化的效果。 </p><p>

32、;<b>　　圖4.3.</b></p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1基本要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中所設(shè)參數(shù)有：負(fù)載輸出電壓12V，平均每天工作時(shí)數(shù)為12h，負(fù)載功率為3.5W，連續(xù)五個(gè)陰雨天數(shù)，兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的最短時(shí)間為30天

33、，武威當(dāng)?shù)胤逯等照諘r(shí)數(shù)為4.4h［1］，太陽能綜合損失系數(shù)為1.05，蓄電池充電效率為0.85，蓄電池的放電深度為0.8，控制器效率為0.9，當(dāng)?shù)鼐暥葹?70.</p><p>　　5.2太陽能電池容量和蓄電池容量的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算過程如下：［2］</p><p><b>　　①負(fù)載日耗電量</b></p><

34、p>　　QF =（3.5W/12V）12h=3.5（A·h）</p><p>　?、谒杼柲茈姵亟M件的總充電電流</p><p>　　I =3.5×1.05/4.4/0.85/0.9=1.09A</p><p>　?、厶柲茈姵亟M件的最小功率輸出</p><p>　　P =1.09×17=18.53W&l

35、t;/p><p>　　式中17為太陽能電池的工作電壓</p><p>　　選用峰值功率輸出為20W的太陽能電池組件一塊。</p><p>　　根據(jù)上面計(jì)算知道，負(fù)載日耗電量為3.5 A·h。在蓄電池充滿電的情況下，可以連續(xù)工作5個(gè)陰雨天數(shù)。</p><p><b>　　④電池容量為</b></p>&

36、lt;p>　　C =（3.5×5）/0.8=21.8（A·h）</p><p>　　選用一個(gè)12V/20 A·h的蓄電池就可以了。</p><p>　　以上計(jì)算制作理論參考，所以在實(shí)際選用時(shí)，我們做了適當(dāng)改變。</p><p>　　第六章 各組件的選用</p><p><b>　　6.1太陽能電池

37、</b></p><p>　　6.1.1太陽能電池原理</p><p>　　太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽能輻射的光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”。光生伏打效應(yīng)簡(jiǎn)稱為光伏效應(yīng)，是指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。</p><p>　　太陽能電池由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合而

38、成，P型半導(dǎo)體由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價(jià)元素組成，會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴。N型半導(dǎo)體由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價(jià)元素組成，會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負(fù)電的自由電子。當(dāng)N型和P型兩種不同型號(hào)的半導(dǎo)體材料接觸后，由于擴(kuò)散和漂移作用，在界面處形成由P型指向N型的內(nèi)建電場(chǎng)。當(dāng)光照在太陽能電池的表面后，能量大于禁帶寬度的光子便激發(fā)出電子和空穴對(duì)，這些非平衡的少數(shù)載流子在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下分離開，在太陽能電池的兩極積累形成電勢(shì)差，這樣

39、電池便可以給外接負(fù)載提供電流，如圖6.1.1所示。</p><p>　　圖6.1.1太陽能電池構(gòu)成原理圖</p><p>　　6.1.2太陽能電池組件的分類與構(gòu)成</p><p>　　太陽能電池組件總體上有單晶和多晶兩種，單晶發(fā)電效率比多晶高一些，相應(yīng)價(jià)格也高一點(diǎn)。常見的普通型電池組件有環(huán)氧樹脂膠封板，透明PET層壓板和鋼化玻璃層壓組件。其中，環(huán)氧樹脂膠封板，透明P

40、ET層壓板一般都是動(dòng)率小的小組件，主要用于小用電器和玩具等；而鋼化玻璃層壓組件的功率可達(dá)1～300W，是目前太陽能光伏電池組件應(yīng)用的主流產(chǎn)品。下面以鋼化玻璃層壓組件進(jìn)行介紹</p><p>　　鋼化玻璃層壓組件也叫平板式電池組件，外形如圖6.1.2所示。它是目前見得最多、應(yīng)用最普遍的太陽能電池組件。鋼化玻璃層壓組件主要由面板玻璃、硅電池片、兩層EVA膠膜、TPT背板膜及鋁合金邊框和接線盒等組成，如圖6.1.3所示

41、。面板玻璃覆蓋在太陽能電池組件正面，構(gòu)成組件的最外層，它既要透光率高，又要堅(jiān)固耐用，起到長(zhǎng)期保護(hù)電池片的作用。兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板之間，通過熔融和凝固的工藝過程，將玻璃與電池片及背板膜凝接成一體。TPT背板膜具有良好的耐氣候性能，并能與EVA膠膜牢固結(jié)合。鑲嵌在電池組件四周的鋁合金邊框既對(duì)組件起保護(hù)作用，又方便組件的安裝固定及電池組件方陣之間的組合連接。接線盒用黏結(jié)硅膠固定在背板上，作為電池組件引出線與外引線之

42、間的連接部件。</p><p><b>　　圖6.1.2</b></p><p><b>　　圖6.1.3</b></p><p>　　6.1.3本設(shè)計(jì)對(duì)太陽能電池的選用</p><p>　　經(jīng)綜合考慮，我們所選為單晶硅太陽能電池，購買了光合太陽能電池，它的參數(shù)為：</p><p

43、><b>　　型號(hào)：GHM20W</b></p><p><b>　　功率：20W</b></p><p>　　工作電壓：17.6V</p><p>　　工作電流：1.17A</p><p>　　開路電壓：21.6V</p><p>　　短路電流：1.62A</p

44、><p><b>　　6.2蓄電池</b></p><p>　　6.2.1蓄電池的種類</p><p>　　在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，常用的儲(chǔ)能電池及器件有鉛酸蓄電池、堿性蓄電池、鋰離子蓄電池和磷酸鐵鋰蓄電池、鎳氫蓄電池及超級(jí)電容器等，它們分別應(yīng)用與太陽能光伏發(fā)電的不同場(chǎng)合或產(chǎn)品中。由于性能及成本的原因，目前應(yīng)用最多、最廣泛的還是鉛酸蓄電池。<

45、/p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能蓄電池的基本要求：①自放電率低；②使用壽命長(zhǎng)；③深度放電能力強(qiáng)；④充電效率高；⑤少維護(hù)或免維護(hù)；⑥工作溫度范圍寬；⑦價(jià)格低廉。</p><p><b>　　1鉛酸蓄電池的分類</b></p><p>　　鉛酸蓄電池的儲(chǔ)能方式是將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，需要時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。由于組成蓄電池正極的材料是氧化鉛，

46、而電解液主要是稀硫酸，所以稱為鉛酸蓄電池。</p><p>　　鉛酸蓄電池按產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為開口式、閥控密封免維護(hù)式和閥控密封膠體式等幾種；按使用環(huán)境及場(chǎng)合不同，可分為移動(dòng)式和固定式兩種。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最多的是固定式閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池和閥控密封膠體蓄電池。</p><p>　　2鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　鉛酸蓄電池主要由正

47、極板、負(fù)極板、電解質(zhì)、隔板、電池槽、電池蓋、跨橋、安全閥、接線端等組成，如圖6.2.1所示。</p><p>　　圖6.2.1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3鉛酸蓄電池的工作原理</p><p>　　鉛酸蓄電池的工作過程就是電化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，其電化學(xué)反應(yīng)過程如下：</p><p>　　正極

48、 電解液 負(fù)極 正極 水 負(fù)極</p><p>　　放電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4</p><p>　　充電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb ← PbSO4 + 2H2O + PbSO4</p><p>　　鉛酸蓄電池在充電和放電過程中的可逆反應(yīng)理論比較復(fù)雜，目前公認(rèn)的是“雙硫酸化

49、理論”。該理論的含義我鉛酸蓄電池在放電后，兩電極的活性物質(zhì)和硫酸發(fā)生作用，均轉(zhuǎn)化為硫酸化合物——硫酸鉛；充電時(shí)又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛。</p><p>　　事實(shí)上，鉛酸蓄電池在充電時(shí)會(huì)有氣體析出，因?yàn)樵谄渫瓿烧３潆?、放電過程的同時(shí)，伴隨著許許多多其它的化學(xué)反應(yīng)，在電解液中含有Pb+、H+、HO-、SO42-等帶電荷離子，特別在充電末期，鉛酸蓄電池正負(fù)極分別還原為PbO2和Pb時(shí)，部分H+與HO-會(huì)在充電狀態(tài)

50、下產(chǎn)生H2與O2兩種氣體，其方程式為：</p><p>　　2H+ +2HO- =2H2↑+ O2↑</p><p>　　6.2.2膠體型鉛酸蓄電池</p><p>　　1．膠體型鉛酸蓄電池的工作原理</p><p>　　膠體型鉛酸蓄電池（如圖6.2.2）是對(duì)液體電解質(zhì)鉛酸蓄電池的改進(jìn)，實(shí)際上是將鉛酸蓄電池中的硫酸電解液換成膠體電解液，其工作

51、原理仍與鉛酸蓄電池相似。膠體電解液是用SiO2凝膠和一定濃度的硫酸，按照適當(dāng)?shù)谋壤旌显谝黄?，形成一個(gè)多孔、多通道的高分子聚合物，結(jié)構(gòu)如圖6.2.3。膠體電解液進(jìn)入蓄電池內(nèi)部或充電若干小時(shí)后，會(huì)逐漸發(fā)生膠凝，使液態(tài)的電解質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀物，膠體中添加有多種表面活性劑，有助于灌裝蓄電池前抗膠凝，而且還有助于防止極板硫酸鹽化，減小對(duì)隔板的腐蝕，提高極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率通常膠體型鉛酸蓄電池采用富液設(shè)計(jì)，比普通鉛酸蓄電池多加了20%的酸液。&l

52、t;/p><p><b>　　圖6.2.2</b></p><p>　　圖中有電池型號(hào)和參數(shù) “6-DZM-20”的含義是：本電池是有6組2V的單體電池串聯(lián)組成；“DZM”:閥控式鉛酸蓄電池；“20”代表容量20(A·h)。</p><p><b>　　圖6.2.3</b></p><p>　

53、　2.膠體型鉛酸蓄電池的特點(diǎn)</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)密封，電解液凝膠，無滲漏：充放電無酸霧、無污染，安全、對(duì)環(huán)境友好。</p><p>　?。?）自放電極小，平均自放電在25℃條件下，每3個(gè)月不高于1.3%。出廠充足電的蓄電池，在正常溫度下，連續(xù)存放12個(gè)月不需充電可投入使用。</p><p>　?。?）使用壽命長(zhǎng)，由于凝膠電解液有效地防止了電解液的分層，極

54、板活化反應(yīng)均勻，延長(zhǎng)了極板的活化反應(yīng)循環(huán)次數(shù)，提高了電池的使用壽命，其正常使用壽命可達(dá)10～15年。</p><p>　?。?）深度放電循環(huán)性能優(yōu)良，放電至0V能正?；謴?fù)。</p><p>　?。?）優(yōu)良的抗高低溫性能，適用環(huán)境范圍廣，可在-45℃～70℃的高低溫環(huán)境下使用。</p><p>　　（6）容量高，充電能力接受強(qiáng)；浮充電流小，電池發(fā)熱量少；可放在任意位置

55、。</p><p>　　3.膠體型鉛酸蓄電池與鉛酸蓄電池的性能比較，如表6.1。</p><p>　　表6.1膠體型鉛酸蓄電池與鉛酸蓄電池的性能比較</p><p><b>　　6.3太陽能控制器</b></p><p>　　控制器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，也是平衡系統(tǒng)的的主要組成部分。在小型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控

56、制器主要用來保護(hù)蓄電池。在大中型系統(tǒng)中，控制器起著平衡光伏系統(tǒng)能量、保護(hù)蓄電池及整個(gè)系統(tǒng)正常工作和顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)燈重要作用?？刂破骺梢詥为?dú)使用，也可以和逆變器等合為一體。</p><p>　　光伏控制器應(yīng)具有以下功能：①防止蓄電池過充和過放電，延長(zhǎng)蓄電池壽命；②防止電池板或光伏方陣、蓄電池極性接反；③防止負(fù)載、控制器和其它設(shè)備內(nèi)部短路；④具有防雷擊引起的擊穿保護(hù)；⑤具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?；⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)工

57、作狀態(tài)，包括蓄電池（組）電壓、負(fù)載狀態(tài)、光伏方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報(bào)警等。下面就以我們所選控制器來做分析介紹。</p><p>　　6.3.1 SYC-10L-A智能太陽能控制器</p><p><b>　　1基本資料</b></p><p>　　如圖6.3.1是SYC-10L-A智能太陽能控制器的基本外形。</p

58、><p>　　圖6.3.1SYC-10L-A智能太陽能控制器</p><p>　　SYC-10L-A智能太陽能控制器采用最先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)，全自動(dòng)運(yùn)行。它的脈寬調(diào)制（PWM）試的蓄電池充電方式將大大提高蓄電池的壽命。擁有許多獨(dú)特的功能，使用方便：</p><p>　　12/24V自動(dòng)識(shí)別；</p><p>　　高效的串聯(lián)式PWM充電方式，充電效

59、率較非PWM高3%～6%，延長(zhǎng)了蓄電池的壽命，增加了用電時(shí)間，提高了系統(tǒng)性能；</p><p>　　使用功率MOSFET作為電子開關(guān)，沒有任何機(jī)械開關(guān)；</p><p>　　具有廣泛的適用性，自動(dòng)識(shí)別白天/黑夜，并且光控靈敏度可調(diào)；</p><p>　　直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前電池狀態(tài)；</p><p>　　定時(shí)時(shí)段1～15小時(shí)可調(diào)；<

60、;/p><p>　　密封、膠體、開口式三種類型蓄電池充電程序可選；</p><p>　　采用外置傳感器溫度補(bǔ)償，精確度高，自動(dòng)調(diào)整充放電參數(shù)，提高蓄電池壽命；</p><p>　　采用工業(yè)級(jí)芯片，能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)行。采用晶振定時(shí)控制，精確；</p><p>　　具有過溫、過充、過放、過載、短路自動(dòng)保護(hù)功能，并且以上保護(hù)不損壞任何部件，不

61、燒保險(xiǎn)；</p><p>　　任意組合的光電池及蓄電池反接自動(dòng)保護(hù)功能。</p><p><b>　　2產(chǎn)品特征</b></p><p>　　圖6.3.2控制器的外形特征</p><p>　　如圖6.3.2所示為太陽能控制器的外形特征。</p><p>　　型號(hào)“SYC-10L-A”的含義是：“S

62、YC”指產(chǎn)品型號(hào)；“10”指最大充電電流10A；“L”指路燈用；“A”代表標(biāo)準(zhǔn)版。</p><p>　?、俪潆姞顟B(tài)指示燈，顯示充電狀態(tài)和光伏輸入故障情況；</p><p>　　②蓄電池狀態(tài)指示燈，顯示蓄電池電壓狀態(tài)；</p><p>　?、圬?fù)載狀態(tài)指示燈，顯示負(fù)載通斷狀態(tài)和輸出故障情況；</p><p>　　④溫度傳感器，采集溫度信息，進(jìn)行充

63、放電溫度補(bǔ)償；</p><p>　?、蒿@示數(shù)碼管，控制器的工作模式和蓄電池選擇；</p><p>　?、尢柲茈姵亟泳€端子；</p><p><b>　?、咝铍姵亟泳€端子；</b></p><p><b>　?、嘭?fù)載接線端子；</b></p><p>　　⑨功能按鍵，設(shè)置控制

64、器的工作模式及蓄電池類型選擇。</p><p><b>　　3控制器的接線方式</b></p><p>　　控制器的接線方式很重要，必須細(xì)心謹(jǐn)慎。接線順序?yàn)椋盒铍姵亍柲茈姵亍?fù)載。接線必須牢固，以防短路。</p><p>　　4控制器各指示燈的含義</p><p>　?、俪潆姞顟B(tài)指示，見表6.3.1</p>

65、;<p><b>　　表6.3.1</b></p><p>　?、谛铍姵貭顟B(tài)指示，見表6.3.2</p><p><b>　　表6.3.2</b></p><p>　?、圬?fù)載狀態(tài)顯示，見表6.3.3</p><p><b>　　表6.3.3</b></p&g

66、t;<p>　　5工作模式和蓄電池選型概述</p><p>　　本控制器有18種工作模式，依次為0,1，……,16,17。其中“0”模式為純光控的開通/關(guān)斷，根據(jù)光照強(qiáng)弱，開通/關(guān)斷延時(shí)十分鐘。模式“1—15”為依次延時(shí)1—15小時(shí)進(jìn)行開通/關(guān)斷。模式“16”為手動(dòng)模式進(jìn)行負(fù)載的開通/關(guān)斷。模式“17”為調(diào)試模式。</p><p>　　蓄電池的選擇有三種，b1為免維護(hù)蓄電池，

67、一般設(shè)默認(rèn)值；b2為開口電池；b3為膠體電池。</p><p>　　6.4LED燈的選用</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，選用了LED燈（如圖6.4），它主要的優(yōu)點(diǎn)是亮度高、工作壽命長(zhǎng)。對(duì)此我們選用了3mm直徑的黃色LED燈，它的主要參數(shù)是：</p><p><b>　　發(fā)光角度：60度</b></p><p>　　工作

68、溫度：-20℃～60℃</p><p>　　儲(chǔ)藏溫度：-20℃～60℃</p><p>　　黃光：2000～3000MCD；波段：590～595NM</p><p>　　產(chǎn)品光衰：零光衰（測(cè)試時(shí)間1000個(gè)小時(shí)）</p><p>　　使用壽命：50000小時(shí)</p><p><b>　　圖6.4</b&

69、gt;</p><p>　　第七章 產(chǎn)品的制作組裝與性能測(cè)試</p><p><b>　　7.1制作組裝</b></p><p><b>　　1.支架的制作</b></p><p>　　在本產(chǎn)品支架的制作中，我們選用角鋼和鋼管焊接，材料堅(jiān)固，不易損壞。底架支撐設(shè)計(jì)為三角稱體，下部整體呈三角錐形，提高

70、了放置的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　2警示牌的制作</b></p><p>　　警示牌所選材料在前面已經(jīng)做了概述，在制作過程中我們進(jìn)行了防水設(shè)計(jì)，確保了警示牌的密封，整個(gè)密封過程采用了中性硅酮耐候膠進(jìn)行密封，對(duì)所用材料沒有腐蝕性，耐水、耐老化、耐高低溫，粘結(jié)性好。</p><p>　　3.蓄電池的安置和防水與通風(fēng)設(shè)計(jì)</p>

71、;<p>　　蓄電池安置于支架底部，增強(qiáng)了產(chǎn)品放置的穩(wěn)定性，整個(gè)蓄電池緊固在蓄電池倉底部，不會(huì)有晃動(dòng)現(xiàn)象。蓄電池倉進(jìn)行了內(nèi)外兩層防水設(shè)計(jì)，全部使用中性硅酮耐候膠做了密封，同時(shí)，因?yàn)樾铍姵卦诠ぷ鲿r(shí)會(huì)產(chǎn)生一些氣體，所以整個(gè)蓄電池倉做了通風(fēng)設(shè)計(jì)，以便所產(chǎn)生氣體的排散。</p><p>　　4.太陽能組件的安裝</p><p>　　太陽能組件安置在整個(gè)支架的頂部，傾角依據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥瘸?

72、70斜面，接受太陽光線性能好，能夠避開一般遮擋物，整個(gè)組件采用鋼架螺栓的緊固，便于不時(shí)之需的拆裝。</p><p><b>　　5外觀美化設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整個(gè)支架使用自噴漆噴涂，增強(qiáng)光感美觀，保光、保色性能優(yōu)良，耐水耐腐蝕，而且對(duì)金屬支架有防銹作用。</p><p><b>　　7.2性能測(cè)試</b>&l

73、t;/p><p>　　1.太陽能電池的性能測(cè)試</p><p>　　太陽能電池是本設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的發(fā)電量直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)良，對(duì)此我們對(duì)太陽能電池進(jìn)行了發(fā)電量的測(cè)試，見表7.2.</p><p><b>　　表7.2</b></p><p>　　2.太陽能電池輸出特性曲線</p><p>

74、;　　圖7.2太陽能電池輸出特性曲線</p><p><b>　　3.蓄電池性能測(cè)試</b></p><p>　　蓄電池在滿充情況下可負(fù)載使用60小時(shí)以上。</p><p><b>　　4.性能誤差分析</b></p><p>　　在本次測(cè)試中，我們所測(cè)量的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值有些相差，太陽能電池參數(shù)整體低

75、于電池組件所設(shè)規(guī)格，可能原因是（1）廠家夸大數(shù)值；（2）當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)數(shù)與輻射值不足；（3）測(cè)量存在誤差。</p><p>　　蓄電池待電量超出設(shè)計(jì)值，可能原因是（1）新蓄電池性能好（2）負(fù)載功率偏小。</p><p>　　第八章 產(chǎn)品的綜合性能分析及問題的發(fā)現(xiàn)總結(jié)</p><p><b>　　8.1產(chǎn)品的實(shí)用性</b></p>&l

76、t;p>　　本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品在實(shí)際生活中完全可以使用，主要不足點(diǎn)在于整體結(jié)構(gòu)偏低，如果在市區(qū)內(nèi)等公共場(chǎng)合完全可以使用，如果在山區(qū)道路等地放因高度不足可能導(dǎo)致采光不好。第二，控制器外露，容易被小孩兒童玩弄損壞。第三，支架抗風(fēng)度不足，本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品抗風(fēng)一般為6級(jí)左右，如遇7級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)將可能導(dǎo)致產(chǎn)品受損。</p><p>　　8.2本設(shè)計(jì)產(chǎn)品與當(dāng)前市場(chǎng)同類產(chǎn)品的比較</p><p>　　表

77、8.2是本設(shè)計(jì)產(chǎn)品與市場(chǎng)產(chǎn)品的一個(gè)比較</p><p><b>　　表8.2</b></p><p>　　由此表可以看出本產(chǎn)品有著一定的優(yōu)越性，我們做到了本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的，在市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，大大的改良創(chuàng)新了移動(dòng)式太陽能警示牌。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　

78、　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的移動(dòng)式太陽能警示牌設(shè)計(jì)是針對(duì)已經(jīng)存在的太陽能警示牌的改進(jìn)，采用太陽能電池作為能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)約的目的，響應(yīng)了國(guó)家所提倡的低碳生活。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)格最高的部分。其作用是將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能，整個(gè)系統(tǒng)呈自動(dòng)化，管理方便。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們進(jìn)行了基于市場(chǎng)現(xiàn)有太陽能警示牌的系統(tǒng)優(yōu)化和改進(jìn)，整個(gè)產(chǎn)品屬于純手工制作，在技術(shù)方面有所欠

79、缺，如果再加以機(jī)械化的車間制作將會(huì)更加完美。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)光荏苒，三年的大學(xué)生活在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)后將畫上圓滿的句號(hào)。三年大學(xué)生活漸行漸遠(yuǎn)，感謝我的母校、恩師、同學(xué)。在這里我得以真正的成長(zhǎng)，學(xué)到了許多知識(shí)，在這三年中，我在這里體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣，感覺到了大學(xué)這個(gè)大家庭的溫馨。</p><p>

80、　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)有了進(jìn)一步的了解。在設(shè)計(jì)中我得到了老師的悉心指導(dǎo)，通過老師的指導(dǎo)，許多問題都得以解決，使我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。他的淵博知識(shí)、嚴(yán)格要求,嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，平易近人的人格魅力，都給我留下了深刻的印象，將使我受用一生，在此對(duì)老師表示衷心的感謝。同時(shí)感謝同學(xué)們對(duì)我的大力支持和幫助。</p><p>　　鑒于作者水平有限，難免存在一些錯(cuò)誤和

81、漏洞，望各位專家、學(xué)者不吝賜教，予以斧正，在此向大家表示衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李忠實(shí). 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2012.</p><p>　　[2] 周志敏，紀(jì)愛華. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，201

82、2.</p><p>　　[3] 王長(zhǎng)貴，王斯成. 太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 周志敏，周紀(jì)海. 閥控式密封鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2004.</p><p>　　[5] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華. 充電器電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2005.</p