Эффективность торможения

На 5.1.4 показаны типичные спектры эффективности сбора носителей н положения Хс, нормализованные на /, в зависимости от отношения м„т;/мрТр [ 1 3] (при этом подразумевается, что свет падает на р-слой). Однако если требуется узнать результаты при освещении «-стороны, то следует только поменять местами индексы я и р. Для демонстрации общих закономерностей эти спектры представлены в зависимости от коэффициента поглощения. Из рисунка следует, что нормализованное положение Хс почти пропорционально величине дптп/ (1 + al) (иптп + Иртр)- ДРУ' гими словами, носители, имеющие большую величину произведения цт практически могут рассматриваться как лимитирующие эффективность собирания носителей, поскольку чем больше величина произведения ,ит для носителей, тем шире область генерации фотоносителей, где они выступают в качестве неосновных. Поэтому, как следует из 5.1.4, для достижения более высокой эффективности собирания носителей целесообразно, особенно в коротковолновой области, освещать р-слой, если иптп < < ЦрТр, наоборот.. Па рисунке показано также влияние диффузионного потенциала Vfo. По мере уменьшения V^ эффективность собирания носителей снижается.

Как показано на 5.1.5, эффективность собирания носителей существенно зависит от суммы произведений (м„т„ + Мртр). С ее уменьшением эффективность собирания носителей заметно снижается, а пик спектров сдвигается в более коротковолновую область. Кроме того, данные рисунка указывают на влияние поверхностной рекомбинации на лицевой стороне (p/i - поверхность раздела). Довольно большое снижение эффективности собирания носителей особенно наблюдается в более

5.1.5. Эффективность собирания носителей в зависимости от коэффициента поглощения а для различных значений суммы (Иптп + ^ртр\ см2/В, и параметра поверхностной рекомбинации 5„,В/см; на лицевой границе раздела [ 13]: / -Sn= 104; 2- 10"

Предлагается новый тип структуры солнечного элемента, сочетающий солнечный элемент на основе a-Si с поликристаллической пленкой из полупроводникового материала с узкой шириной запрещенной зоны. В силу большей ширины запрещенной зоны в a-Si (1,7 эВ) по сравнению с кристаллическими полупроводниками, используемыми для изготовления солнечных элементов (например, 0,66 эВ для Ge 1,1 эВ для Si и 1,43 эВ для GaAs) эффективность собирания носителей для спектра солнечного облучения в элементах на основе a-Si значительно ниже по сравнению с солнечными элементами на основе кристаллического материала. В последнее время был проведен ряд систематических исследований по получению поликристаллических тонких пленок широкого набора классических полупроводников методами химического осаждения из газовой фазы, содержащей металлоорганические соединения, осаждения из молекулярных пучков, реактивного распыления, осаждения из ионных пучков и др. Путем сочетания этих методов с графоэпитаксиальным ростом на тексту-рованной подложке из инородного материала были получены поликристаллические пленки с большим размером зерен.

где Jsc - величина, получаемая из пересечения кривой Pm-J с осью J; Ртт ~ максимальная величина Рт при оптимальных условиях нагружения. На значение Voc последовательное сопротивление не влияет. Величина bPs полуэмпирически вычисляется в зависимости от последовательных сопротивлений пленки ОНО, сеточных контактов и контактного сопротивления между пленкой ОНО и контактной сеткой. Контактные сопротивления между подложкой из нержавеющей стали, пленкой a-Si : Н, пленкой arSi: Н и пленкой ОНО должны также сильно влиять на эффективность собирания генерированных носителей. Однако не было выявлено какого-либо влияния этих параметров при изменении площади элемента.

1 - расчетная эффективность собирания; (а - общая; б -верхний элемент; в - нижний элемент); 2 - солнечный спектр

В разделе 4.1 описаны недавние результаты по улучшению условий осаждения и оптоэлектронных свойств материала с узкой оптической шириной запрещенной зоны, такого как пленка a-SiGe. В данной работе представлены результаты, относящиеся к конструированию, производству н фотовольтаическим характеристикам элементов каскадного типа с применением пленок a-Si : Н н a-SiGe : Н. Рассмотрены некоторые аспекты их дальнейшего совершенствования, связанные с конструкцией элементов на улучшенных пленках. Выполнены теоретические расчеты, учитывающие влияние плотности локализованных состояний и прямого напряжения смещения на эффективность собирания носителей.

При рабочих условиях приложение прямого напряжения V уменьшает потенциал на каждом переходе приблизительно на 0,5 V. Такое уменьшение потенциала влияет на эффективность собирания фотогенерируемых носителей в солнечных элементах на основе a-Si: Н.

На 5.4.3, а приведены ВАХ для солнечных элементов на основе a-Si: Н с p-i- «-переходом, содержащих /-слой с различными энергиями активации. Кривые спектральной чувствительности, т.е. зависимость эффективности собирания от длины волны, для этих солнечных элементов приведены на 5.4.3, б. Когда энергия активации /-слоя уменьшается, диффузионный потенциал снижается. Эффективность собирания в длинно-

На 5А.9 приведены спектральные кривые для солнечных элементов на основе a-SiGe: Н с п-/-р-переходом. Увеличение содержания германия в пленке a-SiGe: Н повышает эффективность собирания в длинноволновой области. Были также исследованы спектральные кривые при условии наложения белого света в процессе измерения (пунктирная кривая).

На 5.1.4 показаны типичные спектры эффективности сбора носителей н положения Хс, нормализованные на /, в зависимости от отношения ц ц? п/И рТр [ ' 3] (при этом подразумевается, что свет падает на р-слой). Однако если требуется узнать результаты при освещении «-стороны, то следует только поменять местами индексы я и р. Для демонстрации общих закономерностей эти спектры представлены в зависимости от коэффициента поглощения. Из рисунка следует, что нормализованное положение Хс почти пропорционально величине М„т„/(1 + «О (иптп + Иртр)- ДРУ' гими словами, носители, имеющие большую величину произведения цт практически могут рассматриваться как лимитирующие эффективность собирания носителей, поскольку чем больше величина произведения цт для носителей, тем шире область генерации фотоносителей, где они выступают в качестве неосновных. Поэтому, как следует из 5.1.4, для достижения более высокой эффективности собирания носителей целесообразно, особенно в коротковолновой области, освещать р-слой, если рптп < , наоборот.. Па рисунке показано также влияние диффузионного потенциала

Динамическое торможение можно применять при любой скорости, однако при малых скоростях эффективность торможения резко снижается. При этом режиме работы двигатель может быть включен по схемам, приведенным на 5.5, а и б.

Для двигателя короткозамкнутого « с контактными кольцами без добавочного сопротивления в цепи ротора (гд=0) на участке s>l тормозная характеристика описывается кривой /. Как видно, тормозной момент сравнительно невелик. Кроме того, при противо-включении значительно возрастают токи в роторе и статоре. У двигателя с контактными кольцами вводом в цепь ротора регулировочного реостата достигается снижение токов ротора и статора при одновременном увеличении тормозного момента ( 10.38, кривые 2, 3, 4 для Гд>0). С помощью реостата можно регулировать тормозной момейт и соответственно эффективность торможения.

Так как момент двигателя при динамическом торможении прямо пропорционален угловой скорости, эффективность торможения резко уменьшается по мере снижения угловой скорости двигателя, поэтому процесс торможения затягивается. Для уменьшения общего времени торможения иногда применяют две и даже три ступени торможения, увеличивая тормозной ток путем шунтирования ступеней тормозного резистора по мере уменьшения угловой скорости.

При неуправляемом реверсе переходные моменты оказываются значительно больше, чем при пуске, и могут в 12—15 раз превышать номинальный момент АД, создавая недопустимые динамические перегрузки в элементах кинематической цепи электропривода. Вместе с тем время реверса малоинерционных приводов существенно сокращается, поскольку знакопеременные переходные моменты имеют явно выраженный тормозной характер и резко увеличивают эффективность торможения противовключением. Однако из-за случайного значения фазы режим противовключения дает большой разброс в значениях времени (и пути) торможения. Подавление переходных моментов увеличивает время торможения и, следовательно, реверса в целом, но повышает его стабильность.

значения переходных моментов в начале режима (при вы» сокой скорости ротора) невелики и могут не учитываться. При ненулевых начальных условиях, когда в момент под." ключения к источнику выпрямленного тока обмоток статора АД магнитный поток ротора не успевает затухнуть, возникает знакопеременный переходный момент, имеющий тормозной характер и увеличивающий эффективность торможения. Первый пик момента тем больше, чем быстрее происходит коммутация статорных цепей АД, и может в 4—6 раз превышать номинальный. Время затухания колебаний переходного момента зависит от параметров АД и быстроты изменения скорости ротора. Обычно имеют место несколько пульсаций момента.

Усредненная зависимость относительного времени торможения tx от начальной пространственной ориентации век-"ора остаточного потока приведена на 2.9. Время fT шражено в долях длительности торможения данного при-юда под действием постоянного по амплитуде тормозного юмента, равного номинальному. На графике штриховой шнией указана область разброса параметров для разных Щ при изменении угла открывания выпрямляющих тири-горов от 120 до 150°. График дает представление о влия-ии начального угла cpw на эффективность торможения, зменение начальной фазы напряжения, определяемой

График, приведенный на 2.9,6, показывает экстремальный характер усредненной зависимости времени торможения от начальной фазы приложенного напряжения с максимумом эффективности при «u=aT. Сравнение его с графиком на 2.9,а показывает большее влияние начальной пространственной ориентации вектора остаточного потока на эффективность торможения и пики начального переходного момента. Следовательно, главным средством управления эффективностью начального этапа торможения, как и всем процессом в целом, является воздействие на вектор начальных электромагнитных условий и его пространственную ориентацию.

эффективность торможения:

Изменяя эффективность торможения, начальные электромагнитные условия оказывают влияние и на потери энергии в АД. Зависимость суммарных тепловых потерь от электромагнитных начальных условий практически совпадает с аналогичной зависимостью относительного времени торможения. Для повышения допустимого по условиям на-¦рева числа торможений необходимо использовать опти-лальные начальные электромагнитные условия. Для мало-шерционных приводов в этом случае можно в 1,5—2 раза 'меньшить суммарные потери. С увеличением суммарного юмента инерции вращающихся масс привода влияние на-альных электромагнитных условий уменьшается, посколь-у процесс торможения происходит в основном при затух-:ем остаточном магнитном потоке, но остается еще замет-ым даже при суммарных моментах инерции, в 2—2,5 раза ревышающих момент инерции ротора АД.

Режим конденсаторного торможения при закрытых тиристорах проходит так же, как и при контактном управлении. В противоположность этому режиму режим динамического торможения, даже если он начинается после полного окончания конденсаторного, отличается тем, что с началом непроводящего полупериода ток продолжает проходить через тиристор из-за разряда подключенных к обмоткам АД конденсаторов. Малое сопротивление цепи определяет колебательный характер разряда с частотой и амплитудой тока, зависящими от емкости конденсаторов и скорости АД. Увеличение переменной составляющей тока приводит к образованию двигательной составляющей момента, что определяет знакопеременный характер развиваемого АД момента на последнем участке торможения. Знакопеременный момент уменьшает эффективность торможения и обусловливает такой же знакопеременный характер изменения ускорения в процессе торможения малоинерционных приводов.

gaK правило, не применяется из-за сложности управления, необходимости контроля скорости для исключения возможности реверса и повышенного нагрева АД, ограничивающего допустимое число торможений в единицу времени. В отдельных случаях, когда требуется весьма высокая эффективность торможения при относительно меньших значениях тока, может применяться векторно-импульсное управление,