專利名稱：用于船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于船用太陽能電池板測(cè)試的海 洋環(huán)境模擬裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的枯竭和環(huán)保要求的不斷提高，綠色船舶已成為未來船舶發(fā)展的方 向，其中新型能源推進(jìn)船舶最具有革新性和代表性，其將充分利用太陽能等零污染或可再 生能源，為船上設(shè)施提供能量，完成船舶的操作。而船用太陽能電池板所處的海洋環(huán)境極為 苛刻，海洋中的波浪起伏與船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動(dòng)相互疊加，會(huì)導(dǎo)致太陽能電池 板發(fā)電效率的降低。此外，海洋環(huán)境中含有大量的鹽分、水氣及海風(fēng)中夾雜的酸堿性物質(zhì)， 受這些因素的影響，太陽能電池板玻璃蓋片會(huì)發(fā)生污染、著色、腐蝕和磨損等一系列情況， 導(dǎo)致玻璃蓋片的光學(xué)性能衰減和表面損傷，進(jìn)而導(dǎo)致太陽能電池板發(fā)電效率的降低。對(duì)于船用太陽能電池板的海洋環(huán)境方面的研究，如果采用自然環(huán)境試驗(yàn)，存在諸 多問題，比如需要大量的人力、物力和財(cái)力，而且存在試驗(yàn)周期過長，不便于隨時(shí)觀察和測(cè) 試，以及會(huì)受到船舶本身空間等方面的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置，從而在較短的時(shí)間內(nèi) 取得大量科學(xué)合理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為提高船用太陽能電池板的發(fā)電效率提供參考依據(jù)。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為用于船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置，其包括工作箱、貯水 箱、及在所述工作箱與所述貯水箱之間輸送海水的水泵，所述工作箱內(nèi)設(shè)置有用于固定太 陽能電池板的試樣架，其特征在于，所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括用于使所述工作箱振動(dòng) 的模擬船舶振動(dòng)頻率的激振器。所述激振器固定于剛性體上，所述激振器通過連接桿與所述工作箱的中間位置相 連，從而將激振力傳遞給所述工作箱。所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括隔振器，所述隔振器設(shè)置于工作箱箱體的底部與剛 性體之間。所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括噴霧裝置，所述噴霧裝置設(shè)置于工作箱內(nèi)部，所述 噴霧裝置與水泵的出水管連接。所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括浸沒于貯水箱的海水中的細(xì)濾器，所述細(xì)濾器設(shè)置 于水泵的進(jìn)水管上。所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括設(shè)置于工作箱內(nèi)的粗濾器和用于連通工作箱和貯 水箱的軟管，所述粗濾器與所述軟管相連。所述工作箱的頂部設(shè)置有人造太陽光源。
在所述工作箱的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口。所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括兩個(gè)風(fēng)箱，其分別設(shè)置于工作箱的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁 上。本發(fā)明的有益效果為1.通過激振器模擬船舶振動(dòng)頻率，可以使工作箱內(nèi)的太陽能電池板在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 中模擬海洋船舶上的振動(dòng)，可以有限的時(shí)間內(nèi)取得大量科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而為研究太陽 能電池板在海洋環(huán)境下的電力輸出特性提供便捷的試驗(yàn)條件。2.使用隔振器可以使整個(gè)海洋環(huán)境模擬裝置與安裝地域相對(duì)獨(dú)立，從而排除外界 因素對(duì)其自身振動(dòng)情況的影響，進(jìn)而不會(huì)干擾激振器模擬船舶振動(dòng)所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.通過調(diào)整水泵運(yùn)行周期和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等試驗(yàn)條件，可以模擬海洋干濕交替環(huán)境及 海水沖刷太陽能電池板的狀態(tài)。腐蝕氣體，如S02、NOx, CO2等氣體，經(jīng)過進(jìn)氣口進(jìn)入到工作 箱內(nèi)，再經(jīng)由排氣口排出，可以用來模擬太陽能電池板的海洋大氣腐蝕環(huán)境。4.細(xì)濾器可以使貯水箱的海水過濾后進(jìn)入水泵，從而不會(huì)堵塞泵管。粗濾器可以 使工作箱的海水過濾后進(jìn)入軟管，也可以避免軟管的堵塞。5.工作箱的頂部設(shè)置有人造太陽光源，可以用來模擬太陽光。當(dāng)然，也可以使用實(shí) 驗(yàn)室內(nèi)的自然光來實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模 擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的工作箱及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖中1_工作箱，2-激振器，3-隔振器，4-貯水箱，5-試樣架，6-波紋管，7-噴霧裝 置，8-風(fēng)箱，9-太陽能電池板，10-卡夾，11-海水，12-粗濾器，13-細(xì)濾器，14-水泵，15-進(jìn) 氣口，16-排氣口，17-人造太陽光源，18-電壓-電流測(cè)試裝置，19-連接桿，142-進(jìn)水管， 144-出水管
具體實(shí)施例方式請(qǐng)一并參閱圖1和圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種船用太陽能電池板電力特 性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置，其包括工作箱1、激振器2、隔振器3、貯水箱4、試樣架5、波紋 管6、噴霧裝置7、兩個(gè)風(fēng)箱8、粗濾器12、細(xì)濾器13、水泵14，及人造太陽光源17。工作箱1內(nèi)盛有海水11，海水11可為天然的或人工模擬的。試樣架5安裝在工作 箱1的側(cè)壁上，并位于海水11的液面上方。在本實(shí)施例中，試樣架5為十字形。太陽能電 池板9通過四個(gè)卡夾10固定在試樣架5上?？梢岳斫獾氖?，工作箱1的頂部還可設(shè)置可拆 裝的玻璃上蓋，用于阻擋海水飛濺或蒸發(fā)。在本實(shí)施例中，試樣架5的材料為鋁合金，工作 箱1的外殼材料為有機(jī)玻璃。在本實(shí)施例中，水泵14和細(xì)濾器13浸沒在貯水箱4的海水內(nèi)。細(xì)濾器13設(shè)置于 水泵14的進(jìn)水管142上，用于使海水過濾后進(jìn)入水泵14。水泵14的出水管144的管口與 噴霧裝置7相連，貯水箱4的海水通過水泵14抽送至噴霧裝置7。噴霧裝置7優(yōu)選為工作 要求為28L/h，工作水頭40m，霧粒直徑20 30 μ m的離心式B型十字霧化噴頭。在本實(shí)施例中，水泵14為循環(huán)泵，優(yōu)選工作電壓24V，最大流量5L/min，最高壓力0. 42MPa，功率為 40W的微型隔膜泵。粗濾器12浸沒在工作箱1的海水11中，粗濾器12與波紋管6的一端相連，波紋 管6的另一端置入貯水箱4。噴霧裝置7工作后，工作箱1內(nèi)的液面開始上升，然后通過波 紋管6又重新流入至貯水箱4，如此循環(huán)利用海水。波紋管6的材料可以為橡膠或塑料。兩個(gè)風(fēng)箱8分別設(shè)置于工作箱1的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上。進(jìn)氣口 15和排氣口 16分 別設(shè)置于工作箱1的另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上。通過調(diào)整水泵14運(yùn)行周期和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等試驗(yàn)條件，可以模擬海洋干濕交替環(huán)境 及海水沖刷太陽能電池板9的狀態(tài)。腐蝕氣體，如S02、N0x、C02等氣體，經(jīng)過進(jìn)氣口 15進(jìn)入 到工作箱1內(nèi)，再經(jīng)由排氣口 16排出，可以用來模擬太陽能電池板9的海洋大氣腐蝕環(huán)境。激振器2施加激勵(lì)力給工作箱1，以此來模擬船舶不同頻率的振動(dòng)。該激勵(lì)力是根 據(jù)船舶動(dòng)力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起的船體振動(dòng)頻率范圍來設(shè)定的，例如80 200Hz。激振器2固 定于剛性體上，通過連接桿19將其與工作箱1的中間，即平衡位置相連，進(jìn)而將激振力傳遞 給工作箱1。在本實(shí)施例中，剛性體為地面。在本實(shí)施例中，激勵(lì)器2為慣性式高能電動(dòng)激 振器，其最大激振力不小于50N，頻寬范圍0-3000HZ，最大振幅士5mm，力常數(shù)大于等于16N/ A0隔振器3設(shè)置在工作箱1的箱體的下方，并固定于地面上，以使整個(gè)海洋環(huán)境模擬 裝置與安裝地域相對(duì)獨(dú)立，從而排除外界因素對(duì)其自身振動(dòng)情況的影響，進(jìn)而不會(huì)干擾激 振器2模擬所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢岳斫獾氖牵粽衿?的上下端面還可套置橡膠參襯墊， 以增大摩擦系數(shù)。工作箱1的頂部設(shè)置有人造太陽光源17。在本實(shí)施例中，人造太陽光源17為使用 供電電壓AC220V士 20V，頻率50HZ，功率3kW的氙燈；光譜等級(jí)符合A級(jí)AMI. 5 Class Β/Α ； 光譜范圍280 3000nm ；光強(qiáng)調(diào)節(jié)范圍200 1000W/m2 ；照度均勻值在士5%以內(nèi)；點(diǎn)亮1 分鐘后，光強(qiáng)穩(wěn)定在士3%以內(nèi)。太陽能電池板9通過鋪設(shè)在試樣架5上的電線與一個(gè)電壓_電流測(cè)試裝置18相 連。工作箱1內(nèi)的太陽能電池板9在激振器2的作用下，會(huì)發(fā)生振動(dòng)，其電力特性會(huì)受到影 響，故通過電壓_電流測(cè)試裝置18可測(cè)出太陽能電池板9的短路電流、開路電壓、峰值功 率，峰值功率點(diǎn)電壓和電流，并將其折算為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(輻射強(qiáng)度1000W/m2，25°C )下的 對(duì)應(yīng)值。因此，該海洋環(huán)境模擬裝置通過模擬船舶在海洋中存在的各種振動(dòng)頻率，可以獲得 大量船舶振動(dòng)與太陽能電池電力特性相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的海洋環(huán)境模擬裝置可以在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬船用太陽 能電池板的海洋環(huán)境，實(shí)現(xiàn)干濕交替、海水沖刷、污染的大氣環(huán)境對(duì)船用太陽能電池板的腐 蝕模擬試驗(yàn)研究以及振動(dòng)模擬試驗(yàn)研究，在有限的時(shí)間內(nèi)取得大量科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為研 究太陽能電池板在海洋環(huán)境下的腐蝕和電力輸出特性提供便捷的試驗(yàn)條件。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán) 利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
用于船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置，其包括工作箱、貯水箱、及在所述工作箱與所述貯水箱之間輸送海水的水泵，所述工作箱內(nèi)設(shè)置有用于固定太陽能電池板的試樣架，其特征在于，所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括用于使所述工作箱振動(dòng)的模擬船舶振動(dòng)頻率的激振器。
2.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述激振器固定于剛性體上， 所述激振器通過連接桿與所述工作箱的中間位置相連，從而將激振力傳遞給所述工作箱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述海洋環(huán)境模擬裝置 還包括隔振器，所述隔振器設(shè)置于工作箱箱體的底部與剛性體之間。
4.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述海洋環(huán)境模擬裝置還包 括噴霧裝置，所述噴霧裝置設(shè)置于工作箱內(nèi)部，所述噴霧裝置與水泵的出水管連接。
5.如權(quán)利要求1或4所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述海洋環(huán)境模擬裝置 還包括浸沒于貯水箱的海水中的細(xì)濾器，所述細(xì)濾器設(shè)置于水泵的進(jìn)水管上。
6.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述海洋環(huán)境模擬裝置還包 括設(shè)置于工作箱內(nèi)的粗濾器和用于連通工作箱和貯水箱的軟管，所述粗濾器與所述軟管相 連。
7.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述工作箱的頂部設(shè)置有人 造太陽光源。
8.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于在所述工作箱的兩個(gè)相對(duì)的 側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口。
9.如權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述海洋環(huán)境模擬裝置還包 括兩個(gè)風(fēng)箱，其分別設(shè)置于工作箱的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種船用太陽能電池板電力特性測(cè)試的海洋環(huán)境模擬裝置，其包括工作箱、貯水箱、及在所述工作箱與所述貯水箱之間輸送海水的水泵，所述工作箱內(nèi)設(shè)置有用于固定太陽能電池板的試樣架，所述海洋環(huán)境模擬裝置還包括用于使所述工作箱振動(dòng)的模擬船舶振動(dòng)頻率的激振器。本發(fā)明的海洋環(huán)境模擬裝置可以在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬船用太陽能電池板的海洋環(huán)境，實(shí)現(xiàn)干濕交替、海水沖刷、污染的大氣環(huán)境對(duì)船用太陽能電池板的腐蝕模擬試驗(yàn)研究以及振動(dòng)模擬試驗(yàn)研究，在有限的時(shí)間內(nèi)取得大量科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為研究太陽能電池板在海洋環(huán)境下的腐蝕和電力輸出特性提供便捷的試驗(yàn)條件。
文檔編號(hào)G01R31/26GK101915890SQ20101025887
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者嚴(yán)新平, 孫玉偉, 林杰, 袁成清, 趙亮亮, 趙江濱, 魏喬 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)