光伏組件強化空冷散熱裝置實驗平臺設計方案

王穎佳，閆 文，劉 狀，謝世列，鄒 政，龔恒翔，鄒 麟

（1.重慶房地產職業學院，重慶 401331；2.重慶理工大學，重慶 400054；3.慶鈴汽車（集團）有限公司，重慶 400052）

0 引 言

太陽能電池在標準情況下（太陽輻射強度1000，工況溫度25 ℃）光電轉化效率為12%～17%[1]。溫度每升高1℃，光電轉化效率下降0.5%。因此，將太陽能電池的溫度控制在合適范圍內意義重大。以太陽能熱氣流發電技術[2-3]與太陽能通風技術[4]為參考，提出一種基于太陽能煙囪效應的新型強化散熱裝置，介紹了其硬件設計、軟件設計及相關的功能實現。

1 實驗平臺硬件設計

本實驗平臺搭建如圖1所示。光伏組件由科萊能源公司生產，光伏板規格為630×550×30，最大輸出功率、電壓、電流分別為50 W、18.2V、2.75 A。

圖1 實驗平臺及探頭布置

溫度傳感器安裝在光伏板后和其他相關的關鍵位置，如圖2所示。圖2中可以看到4個溫度傳感器在每塊光伏板背面的位置。

圖2 溫度傳感器的位置

2 上位機與采集裝置的通信

采用集中監控的方式對實驗平臺進行監控，其總體結構框架如圖3所示。

上位機和溫度采集模塊（TAM18B20—8L）用作從屬設備，與上位機采用串口通信。在該實驗中，對多個不同的測量點采集溫度數據，并在監測界面上顯示實際溫度值，并在監測界面繪制實際溫度動態曲線。需要注意，實際溫度存儲在本地數據庫中。

KLM-4118是一種集采集和通信于一體的模擬采集模塊。輸入4～20 mA直流電流信號的8個通道，通信可以是RS-232或RS-485/422接口。它適用于傳感器信號的采集和后級儀表設備之間的通信傳輸，能夠滿足不同行業監控系統的需求[5]。

3 人機界面的設計

實驗中，每個測量點傳感器采集所需的實際信息，通過一系列數據傳輸，將模擬信號轉換為數字信號，將數字信號采集到PC上存儲并顯示在PC的人機界面上，可實時觀察測量值的變化。實驗平臺軟件功能如圖4所示，人機交互界面如圖5所示。

圖3 數據采集總體結構

圖4 實驗平臺軟件功能

圖5 人機界面

如圖5所示，在人機界面上實時監測每個傳感器的測量數據。在區域1中實時顯示各測量點的溫度，區域2是風的風速、風向等數據，區域3是程序開發的細節，區域4是串行通信的初始化參數，區域5用來顯示實現數據，區域6顯示返回值檢測，區域7為歷史數據查詢。用Excel進行存儲，可以快速有效地處理后期數據。

4 結 論

本文介紹了用于光伏組件被動式空冷散熱裝置的軟硬件設計和機械結構設計，包括傳感器的選擇和裝置的安裝，同時詳細描述了實驗平臺上、下位機的通信方式和人機界面的實現。此外，為了實現對各種傳感器采集數據的實時讀取和采集，對光伏模塊的增強型空冷散熱器進行了實驗研究。