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光伏三循环系统的设计与实现

Soumya Das1,普拉迪普k sadhu2,suprava chakraborty.2, Saumen Dhara3.和Shramabati森1

1Burdwan理工大学电气工程系,Burdwan, 713104印度。

2电气工程系,印度矿业学院(印度MHRD GOVT下),Dhanbad,826004印度。

3.萨罗伊莫山理工学院电气工程系,Guptipara,712512 Hooogly,WB印度。

通讯作者邮箱:suprava@ee.ism.ac.in


DOI:http://dx.doi.org/10.12944/cwe.11.11.11

太阳能光伏技术是最早被普遍采用和接受的各种可再生能源技术之一,以满足基本的发电需求。本文的目标是提出一个利用独立光伏(PV)系统的应用的三循环。通过评估和估计所需的面板尺寸、电池容量和电机功率,初步设计和建造了一个太阳能三循环系统。本文的计算表明,仅太阳能就足以运行从一个地方到另一个地方的三个周期。


PV;三轮车;PMDC电机;充电控制器;DPDT Switch.

复制以下内容以引用本文:

Dass,Sadhu P. K,Chakraborty S,Dhara S,Sen S.设计和实施PV动力三周期。Curr World Environ 2016; 11(1)Doi:http://dx.doi.org/10.12944/cwe.11.11.11

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Dass,Sadhu P. K,Chakraborty S,Dhara S,Sen S.设计和实施PV动力三周期。Curr World Environ 2016; 11(1)。可从://www.a-i-l-s-a.com/?p=13879


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已收到: 2016-02-24
接受: 2016-04-03

介绍

在这个快速发展和不断发展的社会中,交通运输业的发展日新月异。因此,需要开发更清洁、更快的高效汽车。由于内燃发动机产生污染,对自然造成严重威胁,目前更多的研究集中在可再生能源,如太阳能、风能、生物燃料等,不断和可持续地补充。电动汽车或太阳能汽车正在成为一种流行的交通替代方案,因为这些类型的汽车环保、环保、更清洁,而且比汽油驱动的汽车需要更少的维护。1-2在过去的十年里,我们已经取得了显著的成就,逐步转向一种更聪明、更绿色的方式,以减少我们对传统燃料的依赖。这种做法之所以有效,部分原因在于油价上涨,以及司机态度和前景的逐渐转变。3.虽然这种车辆有望具有非常有限的范围(40到50公里),但能够在白天驾驶三圈工作的可能性,用太阳能充电,并在夜间送回家用储存能量将在第二天开始工作,提供非常有吸引力的动机选择。可再生能源领域的研究与开发快速增长,通过越来越意识,对可持续性,环境和传统能源来源的限制的提高。有趣的是,石油和天然气公司正在实现可再生能源的潜力,并支持旨在精确旨在为该领域开发技术和专业知识的事件和竞争。4除了不断上涨的燃料价格外,传统汽车还受到外部成本的影响,如有毒排放对环境和健康造成损害的成本。这些外部性在太阳能三轮车中是完全不存在的,这使得它更受消费者的欢迎。

政府在燃料动力三轮车上的投资节省可以直接用于补贴制造业和鼓励公众购买太阳能三轮车。这将进一步降低太阳三周期的价格,从而使其处于一般质量范围内。在环境污染成为人们关注的主要原因的今天,使用太阳能清洁三循环车可以对公众和世界各地污染严重的城市的环境有很大的好处。它将减少污染和与污染有关的生命危险。5

基本上几年前三轮车大多只供残疾人使用。但在今天的生活中,三轮车被广泛地用作公共交通工具,比如印度、中国、马来西亚、越南和韩国。它也被称为“TOTO”。这些三轮车也被用来创业,用来设立小摊位之类的。这种交通方式对这些人来说是最广泛和最便宜的来源。

这篇论文是关于建造一个小型三轮车,是机动的,是由太阳能供电。太阳能汽车填补了城市通勤汽车市场的一个完美的细分市场,在那里,距离短,对无污染汽车的需求是最大的。另一方面,当传统能源,即化石燃料处于耗竭的边缘时,非传统动力汽车的需求很高。在所有非传统动力汽车中,太阳能汽车因其性价比高而越来越受欢迎。这篇论文已经成功地在现代太阳能汽车工业中发挥了重要作用。

实验大纲

有一些设计和建模太阳三周期的通用原则。6用于太阳能三循环的组件的选择或设计中使用的主要参数是电机功率,电池容量和面板尺寸。考虑到这一点,携带对可用产品的调查来设计三循环。7

提出了系统架构

太阳三周期完整电驱动系统的详细系统架构如图1方框图所示。安装在三次循环车顶上的太阳能电池板将收集太阳能,并将其转化为可用的电能,这些电能将通过一个充电控制器存储在铅酸电池中。充电控制器通过防止电池的过充电和过放电来确保电池的健康寿命。当由于阴云、雾或雨水造成日照不足时,太阳能三轮车也将提供插电充电。这种外部插入充电的规定,从传统的电源供应,也将允许三循环增加其能力,以驱动更长的距离,通过放置额外的电池和从电源线路充电。电压控制器将保持一个恒定的电压在其输出,这是需要的电机,不管面板或电池电压水平。

图1所示。太阳三周期系统框图


图1:太阳能三循环系统的框图
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不同的单位设计PV动力三循环

用于设计一个典型的光伏三循环系统的材料有:

  1. 太阳能电池板,
  2. 直流电机,
  3. 3.双极双脱扣开关,
  4. 4.电池,
  5. 5.充电电路。


为了估计驱动Tri-循环所需的功率可以使用(1)计算:

p = f xv ............... 1

在哪里v为三次循环的速度,为克服路面与轮胎之间摩擦力所需要的力,可计算为:

F = mxgxCrr...............2

m是车的质量,g是重力加速度,Crr是汽车轮胎的滚动阻力系数。不同的轮胎有不同的crr根据轮胎类型、载荷、路面类型、压力等而定。用于太阳能汽车的轮胎是典型的自行车轮胎,在沥青/混凝土道路上的滚动阻力为0.0055。

表1:用于设计PV动力三循环的参数值

光伏电动三轮车

最大速度

10公里/小时

最大重量的能力

6千克

电机规格

12V,高扭矩直流电机

电池规格

6V干细胞型电池4.5Ah

充电时间

8小时

直流适配器

12 v直流

光伏面板

最大功率(W)

20w

最佳电源电压(VMP)

17.57 v

最佳工作电流(Imp)

1.14A

开路电压(VOC)

21.34V.

短路电流(ISC)

1.27A

太阳能电池

156×23mm poly

类型

36个人电脑(2×18)

大小

490×356×20mm

重量

2公斤


太阳能充电电路

这里展示了一个太阳能充电电路,用来充电铅酸或镍镉电池使用太阳能电源。该电路收集太阳能充电6伏4.5 Ah可充电电池的各种应用。充电器具有电压、电流调节和过压切断功能。该电路使用24伏太阳能电池板和可变电压稳压器IC lm317。充电电流通过D1到稳压器IC lm317。通过调整其调节引脚,可以调节输出电压和电流。太阳能充电器电路的原理图如下图2所示。

图2所示。光伏三循环充电电路


图2:PV供电三周期的充电电路
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可变电阻(VR)放置在调整引脚和地面之间,为电池提供9伏的输出电压。电阻R3.限制充电电流,二极管D2防止电流的电流放电。8晶体管T.1齐纳二极管ZD在电池充满时充当切断开关。正常情况下T1灭,电池有充电电流。当电池端电压上升到6.8伏以上时,齐纳导通并向T提供基极电流1.接通电源,使LM317的输出接地,停止充电。lm317_15 datasheet(数据表)page - lm317_15 datasheet(数据表)page - lm317_15 datasheet(数据表)page - lm317_15 datasheet(数据表)page - lm317_15它非常容易使用,只需要两个外部电阻来设置输出电压。此外,线路和负载调节都优于标准的固定调节器。

DPDT开关

DPDT代表双极双掷继电器。它们通常用于接口电子电路,该电子电路在低电压下工作到在高电压下工作的电路。有两个部分:输入和输出。输入部分由具有两个引脚的线圈组成,该引脚连接到地面和输入信号。输出部分由机械连接或断开连接的接触器组成。输出部分由六个接触器组成,具有两组。每个集合都有三个转换触点,即常开(否),常闭(NC)和常见(COM)。当没有给出任何电源时,COM连接到NC。当施加工作电压时,继电器线圈通电,并且COM更改为NO(如图3所示)。

图3所示。DPDT开关原理图


图3:DPDT开关的原理图
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DPDT开关可用于为一个设备/设备或另一个设备供电。DPDT开关还可用于改变在输出时连接的设备的端子处的极性。这里,为了在顺时针和逆时针方向的情况下驱动DC电动机,可以完成以下连接。引脚2和7可提供V.cc(电机9V)和接地。第一电机端子可连接引脚3和4,而另一端子可连接引脚5和6。在没有输入信号的情况下,电机将在一个方向旋转(说顺时针,取决于其端子的连接)。当提供输入信号时,接触器改变其位置,导致电机逆时针旋转。

图4所示。光伏供电Tri-Cycle


图4:PV供电三周期
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讨论

自从漫长的一年以来,已经提出了对使用太阳能作为传统能源等化石燃料等传统能源的替代方案。在这方面已经在这方面完成了许多作品,直到现在越来越多的作品正在进行中。例如,i)太阳能动力驱动车辆的想法是在1970年代后期启动的。3.为了推动太阳能汽车技术的发展,太阳能赛车于1985年首次在瑞士举办,名为环太阳赛。第一代汽车的平均速度约为每小时60公里,而这一代汽车的速度可以达到每小时100公里。3.iii)Sanjana Ahmed,Ahmed Hosnezenan和MoSaddequr Ra​​hman从BRAC大学获得“两座Seair Solar Car提出的原型”项目。它是一辆轻量级车,每天平均为20kms。5iv)“Gato Del Sol”是来自列克星敦肯塔基大学的Raghu Mangu, Krishna Prayaga, Bhavananda Nadimpally和Sam Nicaise的项目。超过10年的学习,工程和坚持,推动肯塔基大学太阳能汽车团队的国家舞台。2009年在德克萨斯州克雷松(Cresson)举行的太阳方程式大奖赛(Formula Sun Grand Prix)上获得第二名后,动力促使车队在2010年建造了Gato Del Sol III,这是迄今为止最高效的太阳能汽车。3.v)卡塔尔大学的学生参加了2011年5月在德国举办的太阳能汽车类别的最新版本的Shell Eco-Marathon比赛。在第一次参与中,目的是设计节能太阳能和GTL的第一个原型汽车成为定期参与未来种族的入学点。该论文4讨论了导致太阳能汽车第一原型的所有设计步骤,组件选择,测量,计算和制造过程。

所以关于太阳能驱动汽车的论文并不是一项新发明。但从成本和简单性的角度来看,这将是一个更大的选择。很容易理解,控制一个三轮车的方向比一个四轮汽车容易得多。此外,更少的车轮意味着更少的阻力,更少的启动摩擦和更多的速度在任何必要的地方。由于车轮数量少,控制机制简单,成本也会更低。因此,对于短途旅行来说,太阳能汽车是一个很好的选择,而不是IC发动机汽车。这个项目有很大的机会被认为是商业上可以接受的,这种三轮车是为了服务普通人的日常需要和目的而建造的。具体来说,在太阳能三轮车的情况下,零部件的设计、装配和实施是非常容易和成本效益。

结论

设计并制作了一种光伏驱动的三轮车。初步设计的三周期涉及估计所需的面板尺寸,电池容量和电机功率已经进行。夏季和春季办公通勤的能源需求预计仅依靠太阳能,而冬季和雨季则可以通过干线电力补充来满足总能源需求。与当前的通货膨胀率在印度和世界各地的燃料价格的前所未有的增长,清洁太阳能汽车将有利于环境和那些不暴露于大量的公共健康危害由于有毒废气释放燃料动力汽车,从而威胁环境。太阳能三轮车预计将减少空气污染,改善公众健康,并有可能减少对化石燃料的依赖。虽然这个太阳三周期的装置非常小,但是,如果它适用于一个较小的太阳,那么这个原理可以用于更大的太阳。

参考

  1. k .mirza,m.m.valer,n.ahmad。巴基斯坦太阳能使用的现状与展望。可再生和可持续能源评论, 501 - 514页。(2003年12月)。
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  2. Farooq, Adil Salman, Sohaib Ahmad Siddiqui, M. Ibrahim Khalil和Wasim Mukhtar。为发展中国家设计的经济太阳能汽车(巴基斯坦)。全球人道主义技术会议,IEEE.(2014)。
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  3. 高效太阳能汽车的设计、开发和优化:gato Del sol I-IV。绿色技术会议,IEEE.第1-6页。(2010)。
  4. 纳米斯·阿尔诺乌斯,萨默尔斯说,萨米al-Sharman,Ahmad Al-Ibrahimi,Ahmed Abdulaziz,Mohammed Al Hellabi,Farid Touati,Saud Gali,El-Sadig Mahdi和Mohieddine Benammar。卡塔尔大学第一辆太阳能汽车壳牌生态马拉松比赛设计。可再生能源和车辆技术国际会议IEEE.(2012)。
  5. Sanjana Ahmed, Ahmed Hosne Zenan, Mosaddequr Rahman。一种双座轻型太阳能清洁汽车:初步设计与经济分析。第三届可再生能源技术发展国际会议(ICDRET)。(2014)。
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  6. 卡罗尔和道格拉斯,获奖的太阳能汽车:太阳能汽车团队的设计指南,SAE国际(ISBN,0768011310)。(2003)。
  7. David Menasce, Michael Grobler, Pieter Janse van Rensburg。太阳能汽车的大功率电气系统设计AfriconIEEE会议2013年9月,第1-5页。(2013).
  8. Karden E., Ploumen S., Fricke B., Miller T. and Snyder K .;未来混合动力汽车的储能装置《能源杂志》168页(2 - 11),(2007)。
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