摘要：针对现有便携式电源能量单一化的问题，设计了一种基于光伏发电便携式电源装置。以太阳能作为能量来源，通过光伏发电技术设计的太阳衣（太阳能电池板）能量来源进行收集利用，同时对太阳能发电装置进行数据测量和分析。实验结果表明，该装置符合便携式电源装置的技术指标要求，克服了传统的便携型电源装置因受外界环境干扰而不能持续供电的缺限，从而提高了发电效率。
关键词：光伏发电；便携式电源装置；太阳能电磁板
随着化石燃料的日益枯竭，对可持续发展、环保节能的新型能源的需求渴望愈发强烈。太阳能作为众多可再生能源当中最具潜力的一种，拥有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等特点，目前对太阳能发电的研究已达到成熟阶段。利用太阳能光伏发电原理制成的户外发电产品种类繁多，本文提出了一种基于光伏发电的便携式电源装置，通过光伏发电可持续能源为便携式电源装置提供能量来源，在一定程度上解决了便携式电源装置容易受环境因素影响的问题。
1.系统模型
整个电源装置的系统模型如图1所示。系统的输入能量为太阳能。蓄能电池作为系统的核心部分既可将输入系统的能量进行储存，也可利用系统输出的电能对用电设备进行供电。根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。太阳能电池在无外加电压时，光照引起的载流子迁移会在P-N结两端产生光生电动势，即光伏效应。如果将P-N 结与外电路接通，在光照时就会有电流通过电路，此时 P-N 结相当于一个电流源。为了更好的对太阳能进行存储，根据太阳能电池材料输出电能的特性进行相应变换为蓄能电池充电: 太阳能电池输出直流电，输出电压直接通过升压电路进行升压。
通过图 2数据可得:太阳能发电装置单独工作时，手机电量从20%升至100%历时5h;整体电源装置工作时，手机电量从20%升至100%历时4 h。通过两组数据的对比可以得出，该电源装置在晴天运动条件下能明显提高对用电设备的充电速率。
阴天，气温为13 ± 2℃，在连续走路的状态进行数据测量，测量结果如图 3所示。
通过图3数据可得:太阳能发电装置单独工作时，在8 h测量过程中手机电量只能从 20% 增加到 88% ;整体电源装置工作时，手机电量从20%升至100%历时8h。通过两组数据的对比可知，在阴天运动条件下该电源装置能明显提高对用电设备的充电速率。
阴天，气温为 13 ± 2 ℃，在非连续走路的状态进行数据测量，即匀速走 1 h，停止 0.5 h，测量结果如图 4所示。
通过图4与图3对比可得，非连续走动对充电速率影响不大。在走动时手机电量会不断升高，停止走动后也不会使电量下降，说明此装备不会产生倒灌。非连续的运动状态能更加真实地模拟野外徒步时的情境，实验结果证明了间歇式运动同样可进行能量的收集。
5.结论
在实际的户外环境下，整体电源装置不能持续为使用者进行供电，而根据光伏发电技术设计而成的太阳衣则可以为使用者提供持续的供电。实验结果表明，该便携型电源装置与传统的整体电源装置相比克服了电源装置在实际应用过程中易受环境因素影响的缺点，在能量的利用和效率上都更占优势，这种电源装置不仅可以满足便携性的要求，而且可在不同条件下高效率地进行能量的收集储存。
参考文献
[1]万云霞等.基于光伏发电与压电发电技术的便携式电源装置[J].吉林大学学报(信息科学版),2015.05.
[2] 吴征天等. 一种基于Zigbee技术的光伏发电电源控制装置[P].中国专利，实用新型,CN204480025U.2015-7-15
论文作者:薛紫腾
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
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