光伏组件强化空冷散热装置实验平台设计方案

王颖佳，闫 文，刘 状，谢世列，邹 政，龚恒翔，邹 麟

（1.重庆房地产职业学院，重庆 401331；2.重庆理工大学，重庆 400054；3.庆铃汽车（集团）有限公司，重庆 400052）

0 引 言

太阳能电池在标准情况下（太阳辐射强度1000，工况温度25 ℃）光电转化效率为12%～17%[1]。温度每升高1℃，光电转化效率下降0.5%。因此，将太阳能电池的温度控制在合适范围内意义重大。以太阳能热气流发电技术[2-3]与太阳能通风技术[4]为参考，提出一种基于太阳能烟囱效应的新型强化散热装置，介绍了其硬件设计、软件设计及相关的功能实现。

1 实验平台硬件设计

本实验平台搭建如图1所示。光伏组件由科莱能源公司生产，光伏板规格为630×550×30，最大输出功率、电压、电流分别为50 W、18.2V、2.75 A。

图1 实验平台及探头布置

温度传感器安装在光伏板后和其他相关的关键位置，如图2所示。图2中可以看到4个温度传感器在每块光伏板背面的位置。

图2 温度传感器的位置

2 上位机与采集装置的通信

采用集中监控的方式对实验平台进行监控，其总体结构框架如图3所示。

上位机和温度采集模块（TAM18B20—8L）用作从属设备，与上位机采用串口通信。在该实验中，对多个不同的测量点采集温度数据，并在监测界面上显示实际温度值，并在监测界面绘制实际温度动态曲线。需要注意，实际温度存储在本地数据库中。

KLM-4118是一种集采集和通信于一体的模拟采集模块。输入4～20 mA直流电流信号的8个通道，通信可以是RS-232或RS-485/422接口。它适用于传感器信号的采集和后级仪表设备之间的通信传输，能够满足不同行业监控系统的需求[5]。

3 人机界面的设计

实验中，每个测量点传感器采集所需的实际信息，通过一系列数据传输，将模拟信号转换为数字信号，将数字信号采集到PC上存储并显示在PC的人机界面上，可实时观察测量值的变化。实验平台软件功能如图4所示，人机交互界面如图5所示。

图3 数据采集总体结构

图4 实验平台软件功能

图5 人机界面

如图5所示，在人机界面上实时监测每个传感器的测量数据。在区域1中实时显示各测量点的温度，区域2是风的风速、风向等数据，区域3是程序开发的细节，区域4是串行通信的初始化参数，区域5用来显示实现数据，区域6显示返回值检测，区域7为历史数据查询。用Excel进行存储，可以快速有效地处理后期数据。

4 结 论

本文介绍了用于光伏组件被动式空冷散热装置的软硬件设计和机械结构设计，包括传感器的选择和装置的安装，同时详细描述了实验平台上、下位机的通信方式和人机界面的实现。此外，为了实现对各种传感器采集数据的实时读取和采集，对光伏模块的增强型空冷散热器进行了实验研究。