戶用太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)的性能研究

【摘要】：太陽能是目前最受重視的可再生能源,世界各國都在進(jìn)行開發(fā)和利用。太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)逐漸進(jìn)入了我們的日常生活中,隨著人們生活水平和生活質(zhì)量的改善,使用最普遍的冰箱在建筑耗能中所占的比重越來越大,太陽能光伏冰箱已經(jīng)引起人們的關(guān)注和研究。太陽能光伏冰箱系統(tǒng)以太陽能為源動(dòng)力,與常規(guī)家用冰箱相比有著巨大的優(yōu)勢,不僅不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而且適合用于偏遠(yuǎn)或無電地區(qū),用于保存食物或藥品。本文以昆明地區(qū)的氣候條件為背景,對(duì)太陽能光伏交流冰箱的系統(tǒng)性能特性進(jìn)行了研究,做了以下幾方面的工作:1.本文闡述了太陽能光伏冰箱系統(tǒng)的研究發(fā)展現(xiàn)狀,分析了光伏冰箱系統(tǒng)的優(yōu)勢,介紹了光伏交流冰箱系統(tǒng)的組成以及系統(tǒng)中各部件的功能和相關(guān)參數(shù),并對(duì)系統(tǒng)部件的進(jìn)行了選型,設(shè)計(jì)搭建了一套太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng),該系統(tǒng)工作電壓為24V,由光伏組件、控制器、逆變器、蓄電池和常規(guī)冰箱組成,并對(duì)系統(tǒng)中的重要部件建立了理論模型。2.對(duì)該系統(tǒng)在昆明地區(qū)晴天、多云天和陰天天氣條件下的工作性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析,結(jié)果表明該系統(tǒng)在晴天時(shí)主要由光伏組件供電,冷凍室溫度降到0℃耗時(shí)約60min,冷藏室溫度降到5℃耗時(shí)約180min,蓄電池升壓1.6V,冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)率為38%;在多云天時(shí)由光伏組件和蓄電池交替供電,冷凍室溫度降到0℃耗時(shí)約50min,冷藏室溫度降到5℃耗時(shí)約130min,蓄電池壓降為1.5V,冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)率為36%;陰天時(shí)蓄電池壓降為1.9V,冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)率為32%;該系統(tǒng)中冰箱的冷凍室最低溫度可達(dá)到-22℃,冷藏室溫度0-7℃,可以滿足昆明地區(qū)的制冷需求。3.為了驗(yàn)證系統(tǒng)理論模型的準(zhǔn)確性,以多云天的測試數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)樣本,最終研究表明本文建立的理論模型結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果吻合較好,誤差在10%以內(nèi),提出了在設(shè)計(jì)光伏交流冰箱系統(tǒng)時(shí)要考慮太陽能電池性能和蓄電池容量的衰減性,根據(jù)所需要的年限要求,給太陽能電池和蓄電池留有一定余量,從而延長光伏交流冰箱系統(tǒng)的使用壽命4.對(duì)該系統(tǒng)在昆明地區(qū)空載和帶不同質(zhì)量負(fù)載進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明該系統(tǒng)空載時(shí)耗時(shí)75min箱內(nèi)冷凍室溫度降到0℃,耗時(shí)150min冷藏室溫度降到5℃,運(yùn)行210min后冰箱才進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段,冰箱的運(yùn)轉(zhuǎn)率為28%。該系統(tǒng)在累積輻照度均為10MJ帶5kg、6kg、7kg負(fù)載運(yùn)行時(shí),達(dá)到冷凍室設(shè)定溫度-20℃分別耗時(shí)為791min、1151min、1232min,在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段冰箱的運(yùn)轉(zhuǎn)率分別為38.5%、42.8%、46.7%,冰箱的累積功耗分別為1.1kW·h、1.9kW·h、2.1kW·h,系統(tǒng)的COP分別為0.24、0.29、0.34,分析得出為了延長冰箱的使用壽命,在不同的輻照度情況下應(yīng)該適當(dāng)考慮冰箱內(nèi)負(fù)載的質(zhì)量,不應(yīng)超負(fù)荷使用。本文從太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)所獲得的結(jié)論具有一定的代表性,這些結(jié)論可適用于其他類似的光伏交流制冷系統(tǒng),為今后進(jìn)一步的研究和應(yīng)用光伏交流制冷系統(tǒng)提供了參考依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 光伏制冷 理論模型 性能
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615;TM925.21
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 符號(hào)說明7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 太陽能的利用11-13
• 1.3 太陽能光伏冰箱系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 太陽能光伏冰箱系統(tǒng)的國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 太陽能光伏冰箱系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第2章 太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)構(gòu)成18-27
• 2.1 光伏交流冰箱系統(tǒng)的工作原理18
• 2.2 太陽能電池18-19
• 2.2.1 太陽能電池的主要功能18-19
• 2.2.2 太陽能電池的技術(shù)參數(shù)19
• 2.2.3 太陽能電池的類型19
• 2.2.4 太陽能電池性能的影響因素19
• 2.3 控制器19-21
• 2.3.1 控制器的主要功能19-20
• 2.3.2 控制器的技術(shù)參數(shù)20
• 2.3.3 控制器的類型20-21
• 2.4 蓄電池21-24
• 2.4.1 蓄電池功能21-22
• 2.4.2 蓄電池的技術(shù)參數(shù)22-23
• 2.4.3 蓄電池的類型23
• 2.4.4 影響蓄電池的因素23-24
• 2.5 逆變器24-25
• 2.5.1 逆變器的主要功能24
• 2.5.2 逆變器主要技術(shù)參數(shù)24-25
• 2.5.3 逆變器類型25
• 2.6 本章小結(jié)25-27
• 第3章 太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與理論模型建立27-37
• 3.1 冰箱熱負(fù)荷計(jì)算27-29
• 3.1.1 箱體的漏熱量27-29
• 3.1.2．開關(guān)門熱量損失29
• 3.1.3．儲(chǔ)物熱量29
• 3.1.4．其它熱量29
• 3.2 蓄電池組的計(jì)算選型及理論模型29-31
• 3.2.1 蓄電池組容量計(jì)算選型29-30
• 3.2.2 蓄電池的理論模型30-31
• 3.3 光伏組件的計(jì)算選型及理論模型31-33
• 3.3.1 光伏組件的計(jì)算選型31-32
• 3.3.2 光伏組件的理論模型32-33
• 3.4 控制器的選型及理論模型33-35
• 3.4.1 控制器的選型33-34
• 3.4.2 控制器的理論模型34-35
• 3.5 逆變器的選型及理論模型35-36
• 3.5.1 逆變器的選型35
• 3.5.2 逆變器的理論模型35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)的性能特性研究37-55
• 4.1 系統(tǒng)搭建及實(shí)驗(yàn)設(shè)備37-39
• 4.2 不同工況下的太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究39-46
• 4.2.1 晴天實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果分析39-40
• 4.2.2 多云天氣實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果分析40-43
• 4.2.3 陰天實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果分析43-45
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)值和理論計(jì)算的對(duì)比研究45-46
• 4.3 不同負(fù)載量的太陽能光伏交流冰箱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究46-53
• 4.3.1 空載實(shí)驗(yàn)研究與分析46-48
• 4.3.2 帶不同負(fù)載的實(shí)驗(yàn)研究與分析48-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 工作總結(jié)55-56
• 5.2 工作展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與課題情況60-61
• 致謝61

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