有机光伏电池输出特性模拟实验研究

分析有机光伏电池机理及等效电路模型,利用Matlab软件建立有机光伏电池伏安特性仿真系统,定量模拟有机光伏电池内部串联电阻、分流电阻对其伏安特性、开路电压和短路电流的影响.制备了体异质结有机光伏电池,仿真对比和实验结果吻合.     

基于电导增量法的太阳能光伏阵列MPPT仿真

针对太阳能光伏阵列最大功率跟踪控制问题,利用PSCAD/EMTDC软件测量了光照强度从0到1200 W/m2和温度从0到100℃条件下光伏阵列的短路电流及开路电压,结果表明:恒温条件下,随着光照强度的升高,开路电压及短路电流均逐渐增大;恒光强条件下,随着运行温度的升高,开路电压逐渐减小,而短路电流逐渐增大.然后采用滞环比较的方法产生控制脉冲,从跟踪速度和精度两方面对基于电导增量法的MPPT控制策略进行了改进,建立仿真模型并实验,完成最大功率跟踪控制,实验结果表明光伏阵列最大输出功率会随着光照强度的增大而增大.     

电力系统桥式短路故障限流器研究

提出一种新颖的限制电力系统故障电流的桥式电路,对该电路的工作原理、电路结构和工作方式进行了详细的分析,并给出了限流电路中各支路的电流关系,对电路的直通、开路和变阻3种工作方式作出说明,重点分析了在变阻工作模式下,对负载短路电流的限制和分流. 考虑了当桥式限流电路中的开关管栅极加入脉冲信号后,对负载电压和电流的谐波影响,以及限流电感中串入电阻后对开关管占空比的不同要求、对桥式电路分流性能的影响等. 最后给出了部分仿真波形和计算值.     

空间太阳电池聚光系统设计及性能分析研究

空间聚光太阳电池阵通过聚光透镜将大面积太阳光聚集到太阳电池片上,以提高单位面积电池片接收光强,从而减少电池片使用量、降低成本。在聚光条件下,高光强、高温度特征使聚光太阳电池短路电流、开路电压、填充因子、转换效率、工作温度以及热-电耦合特性等不同于常规太阳电池。开展了聚光太阳电池模块聚光透镜、太阳电池和电池散热设计,建立了空间太阳电池聚光系统热电耦合计算模型,分析了聚光比、基板厚度、基板材料导热率与电池温度、短路电流、开路电压、输出功率间的关系,以解决空间太阳电池聚光系统工程设计中的多参数合理匹配和选择问题。研究表明:聚光比对太阳电池开路电压、短路电流、转换效率及工作温度存在全面影响,各个参数存在较强的耦合关系,在工程设计时应权衡聚光特性带来的积极和消极影响。聚光太阳电池短路电流密度与聚光比成正比;低聚光比条件下,填充因子、转换效率基本不受聚光比影响;最大输出功率、开路电压随聚光比的增大而增大。聚光太阳电池工作温度升高对开路电压、转换效率和输出功率有不利影响,电池片散热设计是影响聚光电池性能的关键因素,应采用高导热率基板等散热措施以降低电池工作温度。建议聚光比为9~15,即可体现聚光优势,显著降低电池片使用量,又不苛求聚光透镜展开精度,从而降低工程研制难度。     

测量太阳能电池参数的简单方法

介绍一种测量太阳电池参数的简单方法。设备简单、花费少、测量容易。可以测量短路电流Jsc、开路电压Voc、转换效率μ和填充因子FF,还可以获得串联电阻Rs,结因子A和反向电流J_0等参数。这对于了解电池性能和控制生产电池的工艺参数,提供了一种有效的方法。     

多种保护电路的低压差线性稳压器设计及仿真

针对电路系统中对低压差线性稳压器高稳定性要求,以及在使用过程中过热及输出电流过大而使电路遭到破坏.提出了一款具有过温保护、短路及限流保护功能的LDO,采用电压与温度成正比的器件感知电路中的温度,将正温度系数电压与恒定电压相比较作为控制信号,利用将输出电流镜像到某个电阻上,其电压与一个恒定电压相比较,调节流过功率管的电流,以达到限流保护.结果表明:过温保护电路的迟滞温度为30℃;过流保护电路在负载电流达到812mA时开启保护;短路保护电路当输出电压小于0.7V时开启保护.在0.1μF电容负载上进行了仿真验证.     

大型电机铁心片间短路故障实验与数值仿真分析

为了分析电机铁心片间短路故障,对YR630-12/1430型绕线型异步电动机的定子铁心进行了低励磁实验,并对相同实验条件下故障处的磁通密度、电流密度分布情况及涡流损耗进行了数值仿真.结果表明仿真与实验数据具有较好的一致性,并且随着故障程度的加深,磁密、电流密度也相应的增加.电磁场数值仿真计算可以为片间短路故障分析提供进一步的依据,从而验证了低励磁法铁心片间短路故障系统通过直接探测片间短路点的故障电流来查找故障点可行性.     

压电振动能量采集器的性能分析与功率优化

为了预测压电振动能量采集器的输出特性,优化输出功率,以压电双晶片串联型振动能量采集器为研究对象,综合考虑结构与电路耦合因素,利用有限元法和ANSYS软件建立压电振动能量采集器的有限元机电耦合动力学模型和网格实体模型.分析在外力激振条件下负载电阻对压电振动能量采集器的振动特性和电输出特性的影响,得到不同负载电阻下压电能量采集器的振动特性和电输出特性曲线.通过调节负载电阻使之与能量采集器的阻抗匹配,实现了对能量采集器输出功率的优化,得到了优化的负载电阻和输出功率.研究结果表明,采用压电能量采集器能够输出大的开路电压、大的短路电流,优化后的开路和短路谐振时的最大输出功率分别达到57.81和55.12 W.     

TiO_2纳米线/纳米粒复合光阳极的制备及其光电性能

以P25TiO2为原料,采用水热法制备了TiO2纳米线/纳米粒(TNW/NP),用XRD和SEM对所制备样品的结构和形貌进行表征。探讨了不同水热反应时间对所制备的样品光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs)光电性能的影响。结果表明,水热反应时间为16h时,获得了TNW/NP共存的复合样品,其染料吸附量大,电子传输阻抗小,电子和空穴分离效率高;基于TNW/NP光阳极的DSSC光电性能最好,开路电压为0.75V,短路电流密度为6.22mA/cm2,填充因子为0.59,光电转换效率为2.75%。     

温差发电元件串并联性能实验

为降低数据机房的能源消耗,研究了温差发电技术回收利用数据机房低温余热的装置设计,并通过搭建的小型温差发电模拟装置进行了实验研究,得到了不同数目温差发电片的热电模块在不同温差下的短路电流、开路电压和负载功率的实验数据。分析结果表明:温差发电片按串联、并联方式连接的短路电流和开路电压均随温度差和连接温差发电片数目的增加而增加;低温差条件下,所设计的小型温差发电模拟装置不考虑接触热阻时,热电模块的内阻为100左右;10~20℃的温差可以作为数据机房用于回收利用低温废热的温差发电装置工作温度。     

温差电组件串并联连接的热阻解析模型

为了选择合适的温差电组件和外部换热器,根据非平衡态热力学理论和牛顿冷却定律,对温差电组件采用串并联连接方式的温差发电系统进行了研究,导出了系统输出功率的热阻解析模型,探讨了温差电组件总数量、并联组件数量、热电模块及其热端和冷端的热阻等对系统性能的影响.结果表明,系统电阻与负载电阻、热电模块热阻与其热端和冷端的热阻之间存在匹配关系,能使系统获得最大的输出功率;随着并联组件数量的增加,最大输出功率和回路电流得到了提高,但系统的输出电压却降低了.研究结果为温差发电系统的合理装配及性能优化提供了理论参考.     

Optimization of Out-of-Plane Vibration Energy Harvesters Employing Electret

This paper investigated the dependence of out-of-plane electret-based vibration energy harvesters’output power,frequency bandwidth,and resonance frequency on surface charge density and load resistance.As the external acceleration amplitude and electret size were held constant,the following results are predicted by the numerical investigation:(1)An optimum value exists in the surface charge density to maximize the output power.As the surface charge density is increasing,electrostatic forces are enhanced,which emphasizes that the soft spring effect widens the frequency bandwidth and lowers the resonance frequency.(2)Different surface charge densities correspond to different optimum initial air gaps,resonance frequency,and optimum load resistance.(3)With the attenuation of the surface potential,the output power,frequency drift,and frequency bandwidth decreased.(4)An optimum value exists in the load resistance to maximize the output power.As the load resistance is decreasing,electrostatic force is enhanced,which lowers the resonance frequency.(5)A maximum frequency bandwidth exists with further load resistance increasing,and the initial air gap is smaller,the greater the frequency bandwidth.     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2致密膜的制备

用溶胶-凝胶法在染料敏化太阳能电池的FTO导电玻璃与多孔薄膜之间制备了一层TiO2致密膜,采用AFM、XRD、UV-Vis以及接触角测定仪等对其进行表征。结果表明,制备的薄膜结构致密、透明,晶粒细小均匀;水接触角从FTO表面的54.425°下降到致密膜表面的33.763°,有利印刷浆料润湿结合;对比实验证实了TiO2致密膜的引入,隔离了液体电解质与FTO导电玻璃的直接接触,减小电池的暗电流,电池的电流密度及光电转化效率分别提高了17.7%和22.4%。     

高能效导轨式ICPT系统分布式磁路机构研究

针对传统导轨式感应耦合电能传输(ICPT)系统主要通过提高输入电压,增大磁芯容量来提高系统的传输功率和效率存在的弊端,提出了一种新型导轨式ICPT系统分布式磁路机构:通过采用原边磁能发射机构分布式并联、副边磁能拾取机构分布式串联模式,实现了系统能效特性的总体提升。建立新型拓扑结构等效电路模型,给出了系统能效特性计算方法,并分析了最大功率传输条件。理论分析结果表明,在新型磁路结构下,系统最大功率传输能力为传统磁路机构的3倍,总体效率也得到了很大提升。最后,通过实验验证了新型磁路结构的有效性以及理论分析方法的正确性。     

生物产电加速污泥湿地中有机物降解性能

为解决污泥处理湿地(sludge treatment wetland,STW)污泥降解能力弱的问题,首次提出在STW系统中嵌入生物产电装制,以加速污泥湿地处理过程中污泥有机物的降解性能,同时回收污泥生物质能.启动以美人蕉为湿地植物的微生物燃料电池—污泥处理湿地系统(MFC-STW),通过电化学测量与有机物分析,考察不同进泥负荷下污泥湿地处理系统的有机物降解及产电性能.结果表明,MFC-STW系统的输出电压、内阻、功率密度均随进泥负荷增大而升高.系统的最大电压和最大功率密度分别为0.794 V和0.268 W/m3.在负荷期内,MFC-STW系统下层积存污泥含水率为84%,TCOD降解率为74%,较STW系统分别提高7%和11%.说明生物产电可促进污泥湿地处理过程中的污泥脱水和有机物降解性能.     

生物产电加速厌氧堆肥污泥降解及产电性能

为解决污泥厌氧堆肥系统（AnC）运行周期长的问题,在AnC中设置电极引入生物产电技术加速污泥降解同时实现电能回收,构建微生物燃料电池（MFC）型厌氧堆肥系统（MFC-AnC）,考查MFC-AnC对污泥降解及产电性能.结果表明,以脱水污泥为堆肥底物、铁氰化钾为阴极电解液的MFC-AnC堆肥45 d后污泥有机质去除率达22.4%,对照组AnC中为17.7%.MFC-AnC开路电压可达0.84 V,最大功率密度为5.3 W/m3,内阻为98 Ω.增大污泥含水率可显著降低MFC-AnC内阻,提高产电性能.餐厨垃圾的添加可改善脱水污泥降解特性,促进厌氧堆肥顺利进行,降低MFC-AnC内阻.当餐厨垃圾∶脱水污泥体积比为0.5∶1时,获得系统最低内阻和最高输出电压,继续增大餐厨垃圾比例将使内阻升高.     

硅太阳电池特性及其最大功率点跟踪的仿真

摘要：以LabVIEW软件为工具,在硅太阳电池输出特性基础上建立硅太阳电池的仿真模型,在不同日照强度的条件下对硅太阳电池输出特性曲线的情况进行仿真,并通过软件编程使系统可以确定负载等效电阻来进行最大功率点跟踪,同时仿真硅太阳电池暗电流对电池最大工作点和填充因子的影响.仿真结果验证了硅太阳电池输出特性曲线的非线性特征,且特性曲线受日照强度的变化而变化,最大功率点跟踪仿真的结果表明,本系统可以很好地求解最适宜的等效负载以稳定最大功率点,并得到了匹配负载和光照强度具有反比例相关性的结论.填充因子仿真证明了硅太阳电池暗电流对电池最大功率点产生较大影响并直接影响硅太阳电池的填充因子.     

基于阻抗匹配的小型风电系统功率输出优化方法

为解决现有小型风力发电系统风能利用率偏低的问题,提出一种新型的基于阻抗匹配的系统功率输出优化方法。通过建立和分析小型风力发电系统数学模型,指出在发电机与整流器间串联阻抗后风电系统稳定运行点会发生变化,若阻抗参数设置合理则可提高系统的功率输出;基于该原理,采用粒子群优化算法,结合风速以及蓄电池电压的概率分布情况,以发电机一段时间内输出能量最大为优化目标,确定阻抗参数。仿真结果表明,选择合适的电抗器参数可以有效提高风力发电机能量输出,优化后平均输出功率增加了约21％。     

动态新息GM(1,1)在卫星电池阵功率预测中的应用

根据观测到的历史数据对卫星理发池阵输出功率的未来值进行预测，可实现对电池阵性能劣化的早期预报。灰色预测方法的GM(1，1)模型只适合对单调递增或递减时间序列进行预测，针对卫星电池阵输出功率具有波动变化的趋势特征，采用实时在线的方法，建立了动态新息GM(1，1)预测模型，经实例预测验证，动态新息GM（1，1）模型可明显地提高预测精度，并且能对电池阵输出功率的波动变化趋势正确预测。该建模方法对其他非单调时间序列的工程预测也具有参考价值。