用于測試光伏電池的互連的設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無接觸地測試閉合環(huán)路電連接的設(shè)備和方法，尤其適用于測試太陽能面板中的光伏電池的互連。該設(shè)備包括兩個線圈。第一線圈是驅(qū)動線圈(11)，該驅(qū)動線圈(11)包括至少一個用于在由閉合環(huán)路電連接所包圍的環(huán)路區(qū)域(14)中產(chǎn)生變化的磁場的第一繞組(15)。第二線圈是檢測線圈(12)，該檢測線圈(12)包括至少一個用于當(dāng)受到由閉合環(huán)路電連接中的電流所產(chǎn)生的磁場時產(chǎn)生電壓的第二繞組(16)。該設(shè)備還包括用于本征地補(bǔ)償?shù)谝痪€圈與第二線圈的直接互感的補(bǔ)償環(huán)路(13)。該補(bǔ)償環(huán)路允許使用用于測試互連的不復(fù)雜的電子器件，該電子器件可以容易地在手持裝置中實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】用于測試光伏電池的互連的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量閉合環(huán)路電連接的設(shè)備和方法。在具體實(shí)施例中，涉及一種用于測量包括多個光伏電池的太陽能模塊中的光伏電池的電互連的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]需要將通常具有硅晶圓尺寸的單個光伏電池進(jìn)行組合以制作太陽能面板或太陽能模塊。更具體地，需要將不同光伏電池的電極互相電連接。單個光伏電池的這一互連易損壞，特別是在組合固體太陽能面板中的不同電池的生產(chǎn)過程中。此外，由于材料或加工的不當(dāng)，該互連可能較差。可能僅在使用很小一段時間之后，差的互連就將導(dǎo)致太陽能面板的性能降低。這樣的性能降低可以是導(dǎo)致較低能量輸出的效率降低或者是面板的壽命降低。有鑒于此，需要一種在太陽能面板的生產(chǎn)過程中及其之后測試電連接的設(shè)備。尤其需要一種在不對光伏電池或太陽能面板進(jìn)行機(jī)械接觸的情況下允許測試的測試設(shè)備。
[0003]普通類型的光伏電池包括金屬化的背電極和有圖案的前電極。然而，公認(rèn)的是也存在其它的電極配置。通過連接第一光伏電池的背電極與第二光伏電池的前電極，可以串聯(lián)地設(shè)置多個光伏電池。光伏電池之間導(dǎo)線的差接觸將導(dǎo)致高電阻。因此，通過用已知的電阻計來測量電阻，能夠測試電接觸的質(zhì)量。然而，在這樣的測試期間進(jìn)行機(jī)械接觸可能損壞光伏電池，或者，在生產(chǎn)出太陽能面板之后，難以甚至不可能對光伏電池或太陽能面板進(jìn)行該機(jī)械接觸。
[0004]從德國專利公開DE4440167獲知了一種用于測量光伏電池以及其它半導(dǎo)體元件中的電流分布的設(shè)備和方法。根據(jù)該公開，通過紅外測量來檢測由具有高電阻的點(diǎn)所產(chǎn)生的局部加熱。該方法適于檢測同質(zhì)導(dǎo)體中的缺陷，但是不方便使用該方法來檢測有圖案的結(jié)構(gòu)中的缺陷。
[0005]從國際專利公開W02008 / 017305中獲知了一種用于調(diào)查光伏電池和太陽能模塊中的缺陷的設(shè)備和方法。根據(jù)該已知的設(shè)備，使用特殊的磁場檢測器來測量使用太陽能模塊的過程中所產(chǎn)生的磁場。根據(jù)該已知的方法，當(dāng)由于光線落到模塊上而產(chǎn)生的電流流過軌徑和互連時，進(jìn)行調(diào)查。因此，只有當(dāng)測試中的模塊受到足夠的光強(qiáng)度并且該模塊的輸出連接到允許電流流過的負(fù)載電阻時，才能進(jìn)行該測試。進(jìn)一步地，該測試結(jié)果的解釋并不容易，并且測量的磁場必須與軌徑和互連的電阻相關(guān)聯(lián)。
[0006]從日本專利公開JP2003-110122獲知了一種用于檢測光伏器件的故障的方法，該方法基于對磁場的檢測。所述方法包括:通過驅(qū)動線圈在背電極薄膜中生成渦流電流，以及通過檢測線圈來檢測感應(yīng)磁場。該公開也披露了一種包括兩個相互緊挨并聯(lián)設(shè)置的線圈的設(shè)備。該已知的設(shè)備及方法的優(yōu)點(diǎn)在于:由于兩個線圈的直接互感，驅(qū)動線圈在檢測線圈中直接感應(yīng)出電流或電壓，該電流或電壓取決于測量機(jī)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)，尤其是與太陽能面板的距離以其電導(dǎo)率。
[0007]還已知一種磁力計，包括驅(qū)動線圈、檢測線圈以及用于補(bǔ)償?shù)卮艌龊推渌蓴_磁場的補(bǔ)償線圈。這樣的磁力計公開在例如歐洲專利申請EP0604810中。向驅(qū)動線圈提供交流電流以使鐵磁磁芯飽和。將補(bǔ)償線圈連接到用于在該補(bǔ)償線圈中提供直流電流的不同電壓源以產(chǎn)生補(bǔ)償磁場。該磁力計尤其適用于精確地測量小磁場。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一方面，本發(fā)明旨在提供一種用于測試閉合環(huán)路電連接的設(shè)備，更具體地，一種適于檢測太陽能模塊中光伏電池的電相互連接中的缺陷的設(shè)備，該設(shè)備允許不復(fù)雜易于使用的精確非接觸測試。
[0009]另一方面，本發(fā)明旨在解決和克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題和不足。尤其旨在解決所述驅(qū)動線圈與所述檢測線圈直接互感的問題，即使不存在閉合環(huán)路連接，該直接互感也可能在第二線圈中產(chǎn)生電壓。
[0010]提供了一種用于測試閉合環(huán)路電連接的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0011]第一線圈，所述第一線圈包括至少一個包圍出第一線圈區(qū)域的第一繞組，所述第一繞組用于在由所述閉合環(huán)路電連接所包圍的環(huán)路區(qū)域中產(chǎn)生變化的磁場；以及
[0012]第二線圈，所述第二線圈包括至少一個包圍出第二線圈區(qū)域的第二繞組，所述第二繞組用于當(dāng)受到由所述閉合環(huán)路電連接中的電流所產(chǎn)生的磁場時產(chǎn)生電壓；
[0013]其特征在于，所述設(shè)備還包括補(bǔ)償環(huán)路，所述補(bǔ)償環(huán)路用于補(bǔ)償所述第一線圈和所述第二線圈的直接互感，所述補(bǔ)償環(huán)路至少部分地覆蓋所述第一和第二線圈區(qū)域中的一個線圈區(qū)域或者所述第一和第二線圈區(qū)域兩者。
[0014]補(bǔ)償環(huán)路的一個優(yōu)點(diǎn)在于:這樣的環(huán)路消除或者至少極大地降低了第一線圈(用于產(chǎn)生交變磁場的驅(qū)動線圈)與第二線圈(用于檢測磁場的檢測線圈)的直接互感。優(yōu)選地，使用提供本征補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償環(huán)路，即，利用或者響應(yīng)于流過驅(qū)動線圈的電流和/或由電流產(chǎn)生的磁場而運(yùn)行的補(bǔ)償環(huán)路。提供本征補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償環(huán)路的另一優(yōu)點(diǎn)在于:不需要附加的電流源和電子器件。在一個實(shí)施例中，該本征補(bǔ)償降低了在測試閉合環(huán)路電連接期間產(chǎn)生錯誤的風(fēng)險。當(dāng)兩個線圈之間不存在互感或者只存在很小的互感時，驅(qū)動線圈與檢測線圈的耦合僅由或者主要由測試中的環(huán)路的特性來確定。
[0015]通過這一優(yōu)點(diǎn)來達(dá)到上述目的，因為利用補(bǔ)償環(huán)路的補(bǔ)償使得測試對環(huán)境狀況(比如，與測試中的環(huán)路的距離)較不敏感。進(jìn)一步允許方便地檢測閉合環(huán)路的電阻，因為只需要測量驅(qū)動線圈的電流與檢測線圈的電壓之間的相位差，而無需測量信號的振幅，這一點(diǎn)將在下文中詳細(xì)地說明。
[0016]另一方面，本發(fā)明旨在提供一種用于測試閉合環(huán)路電連接的方法，該方法允許不復(fù)雜易于使用的精確非接觸測試。更具體地，本發(fā)明旨解決和克服在上述現(xiàn)有技術(shù)的問題和不足。
[0017]提供了一種用于測試閉合環(huán)路電連接的方法，該方法包括以下步驟:
[0018]提供根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；
[0019]調(diào)節(jié)補(bǔ)償環(huán)路以獲得對第一和第二線圈的直接互感的補(bǔ)償；
[0020]將該設(shè)備放置在待測試閉合環(huán)路電連接附近；以及
[0021]基于由第二線圈產(chǎn)生的電壓獲得代表所述閉合環(huán)路的電阻的信號。
[0022]該方法的一個優(yōu)點(diǎn)在于:根據(jù)該方法，只要調(diào)節(jié)了所述補(bǔ)償環(huán)路，就不需要進(jìn)一步校準(zhǔn)線圈-環(huán)路組合。所以，只要確定了環(huán)路的合適的幾何結(jié)構(gòu)，進(jìn)行該閉合環(huán)路電連接測試的人員就不需要具備特殊的技能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1A示出了兩個互相連接的光伏電池；
[0024]圖1B示出了一種閉合環(huán)路電連接；
[0025]圖2A示出了第一平面測量機(jī)構(gòu)中的設(shè)備的一種實(shí)施例；
[0026]圖2B示出了第二平面測量機(jī)構(gòu)中的設(shè)備的一種實(shí)施例；
[0027]圖3示出了夾層測量機(jī)構(gòu)中的設(shè)備的一種實(shí)施例；
[0028]圖4示出了一種具有平面幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例；
[0029]圖5示出了作為檢測線圈的部分的一種補(bǔ)償環(huán)路的示例；
[0030]圖6A示出了一種閉合分離繞組形式的補(bǔ)償環(huán)路的示例的俯視圖；
[0031]圖6B示出了一種閉合分離繞組形式的補(bǔ)償環(huán)路的示例的側(cè)視圖；
[0032]圖7示出了與線圈連接的兩個補(bǔ)償環(huán)路的示例；
[0033]圖8示出了一種電子電路的實(shí)施例；
[0034]圖9示出了一種手持設(shè)備的實(shí)施例；以及
[0035]圖10示出了補(bǔ)償方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]光伏電池或太陽能電池是受到光(特別是太陽光)照射時產(chǎn)生電流的半導(dǎo)體器件。通常，這樣的太陽能電池由硅(非晶硅或(半)晶體硅)制成。通常，這樣的電池的尺寸大約為15厘米X 15厘米(6英寸X 6英寸)。許多光伏電池組成通常具有大約I到2平方米大小的太陽能面板。光伏電池所產(chǎn)生的電壓通常僅為0.5伏，而一般需要較高的電壓。為了獲得較高的電壓，一個面板的許多光伏電池被串聯(lián)連接。圖1A中示出了怎樣連接兩個光伏電池。僅出于示意的目的，示出了左邊電池(I)的背面和右邊電池⑵的正面。該太陽能電池包括構(gòu)成背面電極的金屬化層⑶和處于電池的正面部分(即，電池正對太陽的部分)的結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)電圖案。通常，這樣的導(dǎo)電圖案可包括若干具有較小分支(5)的主軌徑(4)。該主軌徑用于將該光伏電池連接到電力消耗設(shè)備或者連接到另一個電池從而形成太陽能面板。
[0037]可以通過將第一電池的背面電極與第二電池的正面電極相連來串聯(lián)連接兩個光伏電池。通常，可以經(jīng)由兩根導(dǎo)線出)，(7)將第一電池的背電極與第二電池的前電極相連接。在這樣的幾何結(jié)構(gòu)中，第一電池的背電極(3)，第二電池的前電極軌徑(4)，(5)以及導(dǎo)線(6)，(7)形成如圖1B所示的電閉合環(huán)路。該環(huán)路可以包括焊接連接(8)。
[0038]在電池被并聯(lián)而不是串聯(lián)連接的情況下，如果兩個光伏電池的前電極和/或兩個背電極被至少兩個形成閉合導(dǎo)電環(huán)路的導(dǎo)電軌徑所連接，則也將存在閉合環(huán)路。
[0039]除其它以外，環(huán)路的電導(dǎo)率由電池的電極和互連(包括可能的焊接連接)的質(zhì)量來確定。當(dāng)只使用一種類型的光伏電池并且只利用一種類型的連接來制造太陽能面板時，不同對電池的測量電導(dǎo)率的變化可以歸因于這些電池之間的互連的質(zhì)量，因為其他的特性，例如環(huán)路的尺寸、電極結(jié)構(gòu)以及所用的材料，對測試中的所有環(huán)路而言是相同的。
[0040]日本專利公開JP2003-110122公開了利用由驅(qū)動線圈所產(chǎn)生的交變磁場在電極中感應(yīng)電流來非接觸地確定光伏電池的背電極的電導(dǎo)率。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過該方式不僅可以確定同質(zhì)層的電導(dǎo)率而且也可以確定閉合環(huán)路的電導(dǎo)率。在這樣的閉合環(huán)路中，感應(yīng)電流被幾何地限制在形成環(huán)路的導(dǎo)電軌徑上，而在同質(zhì)層的情況下，電流分布在一個區(qū)域，除其它以外，該區(qū)域由驅(qū)動線圈的大小來確定。
[0041]提供了一種設(shè)備，包括兩個線圈:用于產(chǎn)生變化的磁場的驅(qū)動線圈和用于檢測磁場的檢測線圈。當(dāng)變化的電流流過該驅(qū)動線圈從而圍繞線圈區(qū)域循環(huán)流動時，該線圈在其自身周圍產(chǎn)生變化的磁場，磁場的方向取決于圍繞該區(qū)域的電流的循環(huán)方向，即，順時針或逆時針。該變化的磁場將在設(shè)置在該線圈附近的導(dǎo)電環(huán)路中感應(yīng)出電流。例如，如圖1B所示，該環(huán)路可以由兩個光伏電池的互連來形成。除其它以外，該電流的強(qiáng)度取決于驅(qū)動線圈與環(huán)路的相對取向以及環(huán)路的電阻。在互連環(huán)路的情況下，除其它以外，電阻可以由導(dǎo)線與電極之間的焊接連接(8)來確定。優(yōu)選地，驅(qū)動線圈的區(qū)域小于測試中的環(huán)路的區(qū)域，從而允許該環(huán)路包圍最大磁通，當(dāng)環(huán)路與線圈的距離被設(shè)置成大于比如該線圈的直徑時也能如此。然而，線圈的面積也可以更大。在后一種情況下，該設(shè)備的校準(zhǔn)需要更加小心并且輸出信號對線圈與環(huán)路之間(更具體地，測試中的太陽能面板模塊與包括驅(qū)動線圈的設(shè)備之間)的變化的距離更加敏感。
[0042]測試中的環(huán)路中的電流將產(chǎn)生會被檢測線圈檢測到的磁場。所以驅(qū)動線圈與檢測線圈經(jīng)由測試中的環(huán)路相互耦合。兩個線圈之間耦合的強(qiáng)度主要取決于環(huán)路的特性，包括例如太陽能電池之間的連接的電阻。然而，兩個線圈之間也存在直接耦合，即，由于測試中的環(huán)路的出現(xiàn)而單獨(dú)地存在的耦合，該直接耦合將影響測量。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該影響可以通過施加一個補(bǔ)償環(huán)路來降低或者甚至清除。
[0043]圖2A示出了該設(shè)備的一個實(shí)施例及測試中的閉合環(huán)路電連接的示意圖。所示的測量機(jī)構(gòu)是一個平面機(jī)構(gòu)，即，驅(qū)動線圈與檢測線圈兩者處于測試中的環(huán)路的同一側(cè)。驅(qū)動線圈(11)包括用于在由閉合環(huán)路電連接(10)所包圍的區(qū)域(14)中產(chǎn)生變化的磁場的若干繞組(15)。在使用中，驅(qū)動線圈將連接到用于產(chǎn)生磁場的電流源并且驅(qū)動線圈相對于測試中的環(huán)路如此放置以使得:變化的磁通經(jīng)由由環(huán)路包圍的區(qū)域(14)穿過閉合環(huán)路。盡管這樣的變化的磁通可以通過相對于環(huán)路移動(比如，旋轉(zhuǎn))驅(qū)動線圈而得到，但是優(yōu)選靜止的線圈，因為其結(jié)構(gòu)簡單并且易于進(jìn)行信號分析。該實(shí)施例還包括檢測線圈(12)。該檢測線圈(12)也包括若干繞組(16)。該檢測線圈可以與所述驅(qū)動線圈具有相同的結(jié)構(gòu)，但是也可以在例如繞組的數(shù)量以及尺寸上有所不同。當(dāng)檢測線圈受到由測試中的環(huán)路中的電流所產(chǎn)生的變化的磁場時，在檢測線圈的開口端子上存在電壓。該線圈的端子優(yōu)選地連接到具有高輸入阻抗的電壓表上。然而，該線圈的端子也可以被短路以測量線圈中的電流。
[0044]驅(qū)動線圈和檢測線圈的尺寸可以取決于測試中的環(huán)路的大小。更具體地，線圈的尺寸以及他們相對于彼此的位置將被優(yōu)選地選擇以使該線圈在由測試中的環(huán)路所包圍的區(qū)域上的投影落入該區(qū)域內(nèi)。除其它以外，這樣的位置和尺寸允許測試相互距離較近的互連。
[0045]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解線圈之間存在互感，更具體地，即使不存在閉合環(huán)路也會在檢測線圈中感應(yīng)出電壓?；蛘?，換言之，兩個線圈之間存在電磁耦合。除其它以外，耦合的強(qiáng)度取決于兩個線圈的相對位置和取向。為了降低該耦合，該設(shè)備還包括用于補(bǔ)償驅(qū)動線圈與檢測線圈的直接互感的補(bǔ)償環(huán)路(13)。在圖2A中，補(bǔ)償環(huán)路被示為驅(qū)動線圈的一部分。然而，如下文中所要詳細(xì)討論的，存在該補(bǔ)償環(huán)路的多個其它實(shí)施例。
[0046]在使用該設(shè)備期間，測試中的環(huán)路可以如圖2A中所示的那樣面對線圈或者該環(huán)路可以如圖2B中所示的那樣面對補(bǔ)償環(huán)路。這表明補(bǔ)償環(huán)路可以在測試中的環(huán)路與線圈之間(參見圖2B)或者線圈可以位于測試中的環(huán)路與補(bǔ)償環(huán)路之間(參見圖2A)。
[0047]如圖2A和2B所示的使用中的設(shè)備位于測試中的環(huán)路的一側(cè)的幾何結(jié)構(gòu)允許簡單測試，特別是當(dāng)該裝置被用作手持裝置時。然而，在如圖3所示的夾層幾何結(jié)構(gòu)中，測試中的環(huán)路也可以被放置在驅(qū)動線圈(11)與檢測線圈(12)之間。這樣的夾層幾何結(jié)構(gòu)使得對驅(qū)動線圈與檢測線圈的互感的補(bǔ)償比在平面結(jié)構(gòu)中難，因為補(bǔ)償環(huán)路(13)由于兩個線圈之間相對遠(yuǎn)的距離而傾向于獲得噪聲信號。然而，這樣的夾層幾何結(jié)構(gòu)在特殊環(huán)境下可能有用，例如，在必須測試不同大小的互連環(huán)路的太陽能模塊的自動化生產(chǎn)中。
[0048]圖4示出了具有平面幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。該設(shè)備包括兩個并聯(lián)的線圈:驅(qū)動線圈(11)和檢測線圈(12)。之所以知道是并聯(lián)，因為兩個線圈的軸線(17，18)具有實(shí)際中盡可能小的角度并且兩個線圈在與軸向垂直的平面上的投影至少基本上沒有交疊。所以，在理想狀況下，該角度為O度，但是在實(shí)踐中，該角度可以是例如小于5度。每個線圈包括至少一個繞組(15，16)。優(yōu)選地，兩個線圈在平面(19)中被相互近鄰地設(shè)置，因為在這樣的幾何結(jié)構(gòu)中，測試中的環(huán)路與驅(qū)動線圈之間的距離和測試中的環(huán)路與檢測線圈之間的距離相同。在這種情況下，線圈的區(qū)域為平面(19)中的區(qū)域，線圈中的電流環(huán)繞該平面流動。然而，也可以沿與平面(19)垂直的軸線(17，18)的方向移動線圈中的一個線圈。在這種情況下，線圈的區(qū)域為線圈的平面中的區(qū)域，線圈中的電流環(huán)繞這些平面流動，等價地，這些平面投影為平行于這些平面的同一平面。
[0049]在使用中，變化的電流流過驅(qū)動線圈(11)，沿軸線(17)的方向產(chǎn)生磁場。該變化的電流優(yōu)選地為交變電流(AC)。變化的磁場在驅(qū)動線圈附近的任一閉合導(dǎo)電環(huán)路中感應(yīng)出電流。為了測試太陽能電池的互連，該閉合環(huán)路由軌徑、導(dǎo)線和焊接連接形成，例如如圖1B所示。檢測線圈(13)兩端的電壓為測試中的環(huán)路中的電流的測量，即，環(huán)路的電阻的測量。
[0050]雖然在圖4的實(shí)施例中，驅(qū)動線圈和檢測線圈被相互并聯(lián)放置，但是兩個線圈之間存在直接電磁耦合。通常，線圈產(chǎn)生類偶極子場，其為在與線圈區(qū)域內(nèi)的場方向相反的方向上鄰近該線圈的某個場，該場產(chǎn)生與鄰近線圈的耦合。由于該耦合，檢測線圈的輸出電壓不僅由測試中的環(huán)路的特性而且由其它因素來確定。為了消除，或者至少極大地降低直接耦合，該設(shè)備還包括補(bǔ)償環(huán)路(13)，將在下文中對其進(jìn)行詳細(xì)討論。在使用中，如圖2B所示，可以使該補(bǔ)償環(huán)路位于線圈與測試中的環(huán)路之間，或者，如圖2A所示，補(bǔ)償環(huán)路和測試中的環(huán)路可以位于線圈的相對側(cè)。
[0051]在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償環(huán)路是檢測線圈或者驅(qū)動線圈的部分。該補(bǔ)償環(huán)路包括線圈的延伸，該延伸至少部分地覆蓋其它線圈的區(qū)域。即，在與線圈的軸線垂直的平面上，補(bǔ)償環(huán)路的投影與該其它線圈的投影之間存在交疊。所以，如果該延伸(113)是檢測線圈(112)的部分(如圖5所示意性地示出的那樣)，那么該延伸至少部分地覆蓋驅(qū)動線圈
(111)。如果該延伸是驅(qū)動線圈的部分，那么該延伸至少部分地覆蓋檢測線圈。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在所述延伸與該延伸不是其一部分的線圈之間應(yīng)該不存在電流接觸。在檢測線圈和驅(qū)動線圈不是由具有電絕緣層的導(dǎo)線制成的情況下，必須采取特殊的預(yù)防措施以避免在延伸與該延伸不是其一部分的線圈之間的電流接觸。[0052]與驅(qū)動線圈或者檢測線圈交疊的補(bǔ)償環(huán)路將補(bǔ)償該驅(qū)動線圈與該檢測線圈的互感。當(dāng)電流沿圍繞該延伸的區(qū)域的環(huán)流的方向(平面中的順時針或逆時針，該方向與圍繞該延伸所延伸自的線圈的區(qū)域的環(huán)流的方向相同)流過交疊的延伸時，該延伸中的磁場對該延伸所延伸自的線圈中的場具有補(bǔ)償效應(yīng)。例如，可以通過在不存在測試中的環(huán)路和任何其它閉合導(dǎo)電路徑時使檢測線圈中的信號最小化來試驗地確定該延伸的精確尺寸和幾何結(jié)構(gòu)以及交疊量。
[0053]本實(shí)施例的一個有利特征在于其構(gòu)造簡單，因而易于生產(chǎn)。更具體地，例如，可以將一個線圈(111)附接到基板的一側(cè)，就像例如印刷電路板或箔片那樣，然后將包括延伸
(113)的另一線圈(112)附接到該基板的相反一側(cè)。也可以將兩個線圈附接在基板的相同偵牝而該延伸通過基板從線圈導(dǎo)通至基板的另一側(cè)以至少部分地覆蓋該其它線圈。在該實(shí)施例中，基板支撐線圈并且提供一個線圈的延伸與其它線圈之間的電絕緣。
[0054]在該設(shè)備的另一個實(shí)施例中，補(bǔ)償環(huán)路是一個閉合單獨(dú)繞組，如圖6A所示意性地示出的那樣。在該實(shí)施例中，該繞組是一個具有第一和第二繞組部分的扭轉(zhuǎn)繞組(例如，形成像數(shù)字8 —樣的形狀)，環(huán)繞補(bǔ)償環(huán)路的區(qū)域的第一和第二部分，該第一和第二繞組部分被配置成使得電流分別圍繞該區(qū)域的第一和第二部分沿相互相反的循環(huán)方向(平面中的順時針或逆時針)流動。因此，該扭轉(zhuǎn)繞組被配置成使得當(dāng)該繞組受到磁通時其中不存在凈電流，因為補(bǔ)償環(huán)路的一部分中的感應(yīng)電流將與該補(bǔ)償環(huán)路的另一部分中的電流相互作用。該補(bǔ)償環(huán)路被設(shè)置在驅(qū)動線圈與檢測線圈附近以使得扭轉(zhuǎn)繞組在驅(qū)動和檢測線圈的平面上的垂直投影大體上與兩個線圈重合。這允許該扭轉(zhuǎn)繞組包圍最大磁通。優(yōu)選地，區(qū)域的第一和第二部分的垂直投影只分別與驅(qū)動線圈或檢測線圈交疊或者分別大體上與驅(qū)動線圈或檢測線圈重合。圖6A示出了沿線圈的軸線方向的俯視或仰視圖。在驅(qū)動線圈與檢測線圈相同的情況下，該扭轉(zhuǎn)繞組的兩個部分也應(yīng)當(dāng)相同，即，補(bǔ)償環(huán)路的兩個扭轉(zhuǎn)部分的區(qū)域應(yīng)當(dāng)相同。例如，該補(bǔ)償環(huán)路可以由導(dǎo)線制成或者可以是例如印刷電路板或箔片上的導(dǎo)電圖案。為了適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，該導(dǎo)線可以被電絕緣材料所覆蓋。該絕緣材料可以覆蓋整個導(dǎo)線或者只部分地在該補(bǔ)償環(huán)路的兩個部分相互交叉的位置(219)處覆蓋導(dǎo)線以避免交叉位置的電接觸。
[0055]在解決了互感問題的另一個設(shè)備中，第一補(bǔ)償環(huán)路是與驅(qū)動線圈并聯(lián)的繞組以及第二補(bǔ)償環(huán)路是一個繞組或者包括多個與檢測線圈并聯(lián)的繞組的線圈。圖7示出了這樣的實(shí)施例。第一(313’ )和第二(313”)補(bǔ)償環(huán)路以與驅(qū)動線圈(311)和檢測線圈(312)相同的方式相對于對方而設(shè)置。然而，該補(bǔ)償環(huán)路被設(shè)置成當(dāng)設(shè)備在使用中時，兩個補(bǔ)償環(huán)路經(jīng)由導(dǎo)電路徑不相互耦合，更具體地，他們經(jīng)由要被測試的互連環(huán)路(310)不相互耦合。與驅(qū)動線圈并聯(lián)的補(bǔ)償環(huán)路的一個或多個繞組的方向和與檢測線圈并聯(lián)的補(bǔ)償環(huán)路的一個或多個繞組的方向相反，以使得當(dāng)不存在測試中的環(huán)路或者任何其它閉合導(dǎo)電路徑時，檢測線圈和與該檢測線圈并聯(lián)的補(bǔ)償線圈上的感應(yīng)電壓具有相同的幅度但不同的符號，從而在兩個并聯(lián)的線圈上產(chǎn)生O感應(yīng)電壓。
[0056]在一個實(shí)施例中，該設(shè)備可以包括允許確定驅(qū)動線圈中的電流與檢測線圈中的電壓之間的相位差的具體電子器件。圖8示出了這樣的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，一個扭轉(zhuǎn)環(huán)路(413)被用作補(bǔ)償環(huán)路。然而，具體的電子器件也可以與不同的補(bǔ)償環(huán)路結(jié)合使用。更具體地，線圈-環(huán)路組合(430)優(yōu)選地為如圖5所示的結(jié)合。其中，所述延伸是驅(qū)動線圈的部分或者檢測線圈的部分。電流源(424)向驅(qū)動線圈(411)供給具有頻率f的交變電流。該電流經(jīng)由電阻器(425)被轉(zhuǎn)化為電壓。該電壓被放大器(426)放大并且被鉗位(428)到該放大器所能產(chǎn)生的最大振幅。這將產(chǎn)生包括與線圈(411)中電流的相位有關(guān)的信息的方波。在檢測線圈(412)中感應(yīng)出的電壓利用高阻抗輸入放大器(427)來放大并且被鉗位(429)到該放大器所能產(chǎn)生的最大振幅，從而產(chǎn)生包括與檢測線圈兩端的電壓的相位有關(guān)的信息的方波。具有驅(qū)動線圈的相位信息的信號和具有來自檢測線圈的相位信息的信號被反饋到相位比較器(423)，該相位比較器將生成代表相位差的輸出信號。如在下文中所解釋的那樣，該相位差是測試中的環(huán)路的電阻的度量。
[0057]下式給出了具有電感L1的驅(qū)動線圈、具有電感L2的檢測線圈和具有電感L3的互連環(huán)路中的電流與電壓之間的關(guān)系，其中，下標(biāo)I與驅(qū)動線圈相關(guān)，下標(biāo)2與檢測線圈相關(guān)以及下標(biāo)3與互連環(huán)路相關(guān)。
[0058]U1=J* ω L1IJj ω M12I2+j ω M13I3
[0059]U2=j CoM21Ijj ω L2I2+j ω M23I3
[0060]U3=j CoM31Ifj ω M32I2+j ω L3I3
[0061]其中，ω是角頻率以及M是線圈與環(huán)路之間的互感。因為驅(qū)動線圈與檢測線圈的互感被補(bǔ)償環(huán)路所中和，所以電感M12(驅(qū)動線圈-檢測線圈)和電感M21(檢測線圈-驅(qū)動線圈)可以被忽略。進(jìn)一步地，放大器的高輸入阻抗抑制了檢測線圈中的電流I2:
[0062]U1=JcoL1IAjcoM13I3
[0063]U2=j CoM23I3
[0064]U3 = j CoM31I1+].ω L3I3
[0065]進(jìn)一步地，互連環(huán)路中的電流由該環(huán)路的電阻R所確定:
[0066]U3=-13R
[0067]因此，檢測線圈兩端的電壓U2與驅(qū)動線圈中的電流I1之間的關(guān)系由下式給出:
【權(quán)利要求】
1.一種測試閉合環(huán)路電連接(10)的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 第一線圈(11)，所述第一線圈(11)包括至少一個包圍出第一線圈區(qū)域的第一繞組(15)，所述第一繞組(15)用于在由所述閉合環(huán)路電連接所包圍的環(huán)路區(qū)域(14)中產(chǎn)生變化的磁場；以及 第二線圈(12)，所述第二線圈(12)包括至少一個包圍出第二線圈區(qū)域的第二繞組(16)，所述第二繞組(16)用于當(dāng)受到由所述閉合環(huán)路電連接中的電流所產(chǎn)生的磁場時產(chǎn)生電壓； 補(bǔ)償環(huán)路(13)，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)用于補(bǔ)償所述第一線圈和所述第二線圈的直接互感，所述補(bǔ)償環(huán)路至少部分地覆蓋所述第一和第二線圈區(qū)域中的一個線圈區(qū)域或者所述第一和第二線圈區(qū)域兩者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)被配置成本征地補(bǔ)償所述第一線圈與所述第二線圈的任何直接互感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括所述第二線圈(112)的與所述第一線圈(111)交疊的部分(113)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一線圈(11)和所述第二線圈被相互鄰近地設(shè)置在相同平面或平行平面中，所述平行平面之間具有偏移，并且其中，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括所述第一或第二線圈(111，112)的一部分(113)，當(dāng)所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括所述第一線圈(111)的一部分(113)時，所述部分(113)在所述第一線圈(111)的平面中從所述第一線圈(111)的主要部分延伸并且與所述第二線圈(112)交疊，當(dāng)所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括所述第二線圈(1 12)的一部分(113)時，所述部分(113)在所述第二線圈(112)的平面中從所述第二線圈(11 2)的主要部分延伸并且與所述第一線圈(111)交疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括與所述第一線圈(211)和所述第二線圈(212)交疊的扭轉(zhuǎn)環(huán)路(213)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一線圈(11)和所述第二線圈被相互鄰近地設(shè)置在相同平面或平行平面中，所述平行平面之間具有偏移，并且其中，所述補(bǔ)償環(huán)路(13)包括平行于所述平面的另一平面中的扭轉(zhuǎn)環(huán)路(213)，所述扭轉(zhuǎn)環(huán)路(213)具有至少部分地環(huán)繞所述扭轉(zhuǎn)環(huán)路的區(qū)域的第一和第二部分行進(jìn)的第一和第二部分，其中，流經(jīng)將所述區(qū)域的所述第一和第二部分圍繞的所述第一和第二部分的電流的循環(huán)方向彼此相反，所述區(qū)域的所述第一和第二部分分別與所述第一線圈(211)和所述第二線圈(212)交疊。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，還包括電子電路，所述電子電路用于確定所述第一線圈中的電流與所述第二線圈兩端的電壓之間的相位差。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，被配置成通過電池電源來運(yùn)行。
9.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的手持設(shè)備。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，垂直于所述至少一個第一繞組(15)的第一軸線(17)與垂直于所述至少一個第二繞組(16)的第二軸線(18)平行。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述第一繞組(15)與所述第二繞組(16)位于相同的平面(19)。
12.一種用于測試閉合環(huán)路電連接的方法，包括以下步驟: 使用第一線圈(11)在由所述閉合環(huán)路電連接所包圍的環(huán)路區(qū)域(14)中產(chǎn)生變化的磁場，所述第一線圈(11)包括至少一個包圍出第一線圈區(qū)域的第一繞組(15)； 使第二線圈(12)受到由所述閉合環(huán)路電連接中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場，從而在所述第二線圈(12)上產(chǎn)生電壓，所述第二線圈(12)包括至少一個包圍出第二線圈區(qū)域的第二繞組(16)；使用至少部分地覆蓋所述第一和第二線圈區(qū)域中的一個線圈區(qū)域或者所述第一和第二線圈區(qū)域兩者的補(bǔ)償環(huán)路(13)來補(bǔ)償所述第一線圈和所述第二線圈的直接互感；以及基于由所述第二線圈產(chǎn)生的電壓獲得代表所述閉合環(huán)路電連接的電阻的信號(604)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述閉合環(huán)路電連接是包括多個光伏電池的太陽能模塊中的 光伏電池的電互連。
【文檔編號】H02S50/10GK103891133SQ201280050604
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】赫拉爾杜斯·約翰尼斯·尼古拉斯·杜德曼 申請人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織Tno