一種光伏組件的性能測試電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏組件的性能測試電路，該電路包括用于與光伏組件正負(fù)極連接的兩個連接端，兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調(diào)電阻R、用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調(diào)節(jié)電阻R1、R2，可調(diào)電阻R與第一調(diào)節(jié)電阻R1組成的第一串聯(lián)支路和用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調(diào)節(jié)電阻R2組成的第二串聯(lián)支路并聯(lián)，所述兩串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間連接有一個電流表。本實用新型的光伏組件的性能測試電路利用一電阻橋電路精確測量光伏組件的絕緣電阻，結(jié)構(gòu)簡單，實施方便可以快速準(zhǔn)確的在現(xiàn)場測量光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻和絕緣電阻，對光伏組件的質(zhì)量和絕緣性能進(jìn)行評價，實現(xiàn)在實際光照下的參數(shù)測試。
【專利說明】一種光伏組件的性能測試電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)測控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種快速檢測光伏組件性能的測試電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機和環(huán)境問題的日益加劇，太陽能光伏發(fā)電站的應(yīng)用日益廣泛。目前，太陽能技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用到各行各業(yè)中，但是在利用太陽能時，必須對光伏組件的性能(主要是絕緣電阻)進(jìn)行測試，因為一旦在系統(tǒng)絕緣故障時，很容易發(fā)生安全事故，從而造成人身、財產(chǎn)的危害。
[0003]根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61646《地面用薄膜光伏組件——設(shè)計鑒定和定型》中關(guān)于“測定光伏組件中的載流部分與組件邊框或外部之間的絕緣是否良好”的10.3的絕緣試驗中的10.3.4的程序要求如下:將組件引出線短路后接到有限流裝置的直流絕緣測試儀的正極，將組件暴露的金屬部分接到絕緣測試儀的負(fù)極，如果組件為無邊框，或邊框是不良導(dǎo)體，將組件的周邊和背面用導(dǎo)電箔包裹，如果組件不含有玻璃外層，將組件前面用導(dǎo)電箔包裹，再將導(dǎo)電箔連接到絕緣測試儀的負(fù)極。但在實際操作中，對于無邊框組件(如內(nèi)外層玻璃封裝的光伏組件)及不含外層玻璃的組件(如柔性薄膜電池組件)絕緣試驗將組件四周邊緣用導(dǎo)電箔粘貼包裹，該方法操作困難，粘貼過的導(dǎo)電箔不能重復(fù)利用。
[0004]現(xiàn)在太陽能發(fā)電的原理以及其性能參數(shù)檢測成為行業(yè)人員必須掌握的基本知識，但是目前使用較多的是大型檢測儀器，設(shè)備體積和重量龐大，安裝運輸不方便，且價格昂貴，不能在現(xiàn)場對光伏組件的質(zhì)量進(jìn)行快速檢測。
[0005]中國專利申請?zhí)?01210367758.X公開了一種光伏組件功率優(yōu)劣快速檢測儀，夕卜接一電阻數(shù)值可精確調(diào)整并可精確讀數(shù)的外接串聯(lián)內(nèi)阻；并對外接串聯(lián)內(nèi)阻進(jìn)行調(diào)整以保證線性方程式的成立。該檢測儀雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是該電路只能實現(xiàn)對光伏組件串聯(lián)內(nèi)阻及功率的測量，不能對其絕緣電阻進(jìn)行檢測。
[0006]中國專利申請?zhí)?01210302192.2公開了一種太陽能光伏組件的絕緣測試裝置及方法，該裝置包括一個外絕緣內(nèi)導(dǎo)電的腔體結(jié)構(gòu)，絕緣橡膠袋裝有抽氣閥芯和電極接頭；測試裝置的內(nèi)表面鍍有導(dǎo)電金屬膜，或粘貼有導(dǎo)電橡膠，實現(xiàn)對內(nèi)導(dǎo)電。在檢測時，光伏組件放入絕緣腔體內(nèi)，對絕緣腔體封口后，進(jìn)行抽真空，絕緣腔體內(nèi)表面的導(dǎo)電層包覆光伏組件，由電阻測試儀檢測絕緣電阻值。該裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在使用時還要對絕緣腔體抽真空，因此，還需要額外配備抽真空設(shè)備，使用較為麻煩，不適用于快速檢測；另外，該裝置也不能對光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻進(jìn)行檢測。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是提供一種光伏組件的性能測試電路，以解決現(xiàn)有測試設(shè)備使用麻煩無法快速檢測的問題。
[0008]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所光伏組件的性能測試電路采用的技術(shù)方案是:包括用于與光伏組件正負(fù)極連接的兩個連接端，所述兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調(diào)電阻R、用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調(diào)節(jié)電阻Rl、R2，可調(diào)電阻R與第一調(diào)節(jié)電阻Rl組成的第一串聯(lián)支路和用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調(diào)節(jié)電阻R2組成的第二串聯(lián)支路并聯(lián)，所述兩串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間連接有一個電流表。
[0009]所述兩個連接端子的一端用于連接光伏組件外殼，另一端用于與地連接。
[0010]所述第一串聯(lián)支路的串聯(lián)點與第一調(diào)節(jié)電阻Rl之間串設(shè)有第一開關(guān)K1，第二調(diào)節(jié)電阻R2上并聯(lián)有第二開關(guān)K2，與可調(diào)電阻R相連的連接端子和第二串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間串設(shè)有第三開關(guān)K3，兩串聯(lián)支路上還并聯(lián)有一電壓表。
[0011 ] 所述第一可調(diào)電阻與第二可調(diào)電阻的阻值相同。
[0012]本實用新型的光伏組件的性能測試電路利用一電阻橋電路精確測量光伏組件的絕緣電阻，結(jié)構(gòu)簡單，實施方便可以快速準(zhǔn)確的在現(xiàn)場測量光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻和絕緣電阻，對光伏組件的質(zhì)量和絕緣性能進(jìn)行評價，實現(xiàn)在實際光照下的參數(shù)測試。
[0013]在電路中增加相應(yīng)的開關(guān)和電壓表，可以對光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻及短路電流、斷路電壓、填充因子、和并聯(lián)內(nèi)阻進(jìn)行測量，全面了解光伏組件的性能，實現(xiàn)現(xiàn)場對光伏組件的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為模擬太陽光示意圖；
[0015]圖2為光伏組件的性能測試電路第一實施例的等效電路圖；
[0016]圖3為光伏組件的性能測試電路第二實施例的等效電路圖；
[0017]圖4為光伏組件的f和I關(guān)系示意圖；
V K
[0018]圖5為光伏組件的1-V曲線圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0020]如圖1所示為本實用新型模擬太陽光進(jìn)行光照的示意圖，利用疝氣燈I照射凹面鏡2后，形成的反射光再平行反射至待測光伏組件，對待測光伏組件進(jìn)行模擬光照。
[0021]如圖2所示，為本實用新型的光伏組件的性能測試電路實施例，圖中，VD、二極管、Rsh和Rs整體等效為一個光伏組件，其中，Vd為待測光伏組件在疝氣燈的模擬光照下產(chǎn)生的光伏電壓，Id為流過二極管的電流，Rsh為待測光伏組件的并聯(lián)內(nèi)阻，Rs為待測光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻。該測試電路包括用于與光伏組件正負(fù)極連接的兩個連接端，兩連接端之間串接有一個電阻橋，電阻橋包括可調(diào)電阻R、用于接入等效絕緣電阻R3的兩個接線端和兩個調(diào)節(jié)電阻R1、R2，可調(diào)電阻R與第一調(diào)節(jié)電阻Rl組成的第一串聯(lián)支路和用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調(diào)節(jié)電阻R2組成的第二串聯(lián)支路并聯(lián)，所述兩串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間連接有一個電流表G。
[0022]絕緣電阻R3是光伏組件本身具有的一種特性，描述的是光伏組件金屬外殼與地的電阻。在將待測光伏組件接入測試電路時，兩個接線端的一端用于連接光伏組件外殼，另一端用于與地連接。
[0023]為了使用該測試電路對光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻進(jìn)行測試，將上述電路進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，如圖3所示，在可調(diào)電阻R與第一調(diào)節(jié)電阻Rl之間串設(shè)有第一開關(guān)K1，第二調(diào)節(jié)電阻R2上并聯(lián)有第二開關(guān)K2，與可調(diào)電阻R相連的連接端子和絕緣電阻R3之間串設(shè)有第三開關(guān)K3，所述兩連接端子之間還串設(shè)有一電壓表V。
[0024]為便于計算，本實施例中第一可調(diào)電阻Rl與第二可調(diào)電阻R2的阻值相同。
[0025]本實用新型在測量絕緣電阻時，包括如下步驟:
[0026](I)對待測光伏組件進(jìn)行模擬光照，并使光照強度達(dá)到設(shè)定值:調(diào)節(jié)氙氣燈的功率，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)光照強度1000W/m2。
[0027](2)第一調(diào)節(jié)電阻Rl和第二調(diào)節(jié)電阻R2為固定已知值，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R，當(dāng)可調(diào)電阻R與絕緣電阻R3之間的電流值為O時，可得絕緣電阻R3=R2*R/R1。
[0028]上述測量方法的測量原理如下:在穩(wěn)定光照強度下，閉合1、K3，斷開K2，根據(jù)基爾霍夫電流定律和歐姆定律:
Tj = /，+ /X
[0029]^:.(I)
h = ,? + 1
v = i,r + i2r,
[0030])
V = LR, +!,R1v '
[0031]由(I)和(2)得到:
[0032]I^R+R^-1R! = I3 (R3+R2)+IR2 (3)
[0033]由于本實施例的R1=R2，調(diào)節(jié)R，當(dāng)I=O時，I1=I3, R3=R,從而精確測量光伏組件的絕緣電阻R3。
[0034]另外，本實用新型的測試電路還能對光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻Rs進(jìn)行測量，其測量過程如下:在模擬光照強度下，KpK3斷開，K2閉合，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R，電壓表和電流表的示值分別為1、V，記錄一系列的R、1、V數(shù)據(jù)，根據(jù)全電路歐姆定律:
[0035]V = IR (4)
_6] !=^ ⑶
[0037]由(4)和(5)得到穴(())




Λ
11 R
[0038]對上述方程求倒數(shù):f = 7(1 + -T-)(7)

K Vp K
[0039]如圖4所示，備和^表現(xiàn)為線性關(guān)系，通過曲線擬合得到VD，則R = R(^-1)，比
VRY
較各待測光伏組件的串聯(lián)內(nèi)阻Rs，Rs數(shù)值越小，光伏組件質(zhì)量越好。
[0040]另外，根據(jù)測得的一系列I和V數(shù)據(jù)，通過曲線擬合的方法得到1-V曲線，如圖5所示，可以計算得到光伏組件的短路電流、斷路電壓、填充因子、并聯(lián)內(nèi)阻，精確描述光伏組件的性能。各參數(shù)的計算過程如下:當(dāng)V=O時，Isc的值即為短路電流；當(dāng)I=O時，V。。的值是斷路電壓；填充因子FF是太陽能電池品質(zhì)(串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻)的量度，定義為實際的

P I V
最大輸出功率除以理想目標(biāo)的輸出功率。，其中山和^是最大功率


1SC^OC iSC^ OC
Pm時的電壓和電流，Is。和Vre分別是短路電流和斷路電壓；并聯(lián)內(nèi)阻Rshjia微分計算得到，
Hn ? 「iff 了1
即 Rsh = — ο
UvL0
[0041] 以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術(shù)方法，盡管參照上述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:對本實用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏組件的性能測試電路，其特征在于:包括用于與光伏組件正負(fù)極連接的兩個連接端，所述兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調(diào)電阻R、用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調(diào)節(jié)電阻R1、R2，可調(diào)電阻R與第一調(diào)節(jié)電阻Rl組成的第一串聯(lián)支路和用于接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調(diào)節(jié)電阻R2組成的第二串聯(lián)支路并聯(lián)，所述兩串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間連接有一個電流表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件的性能測試電路，其特征在于:所述兩個接線端的一端用于連接光伏組件外殼，另一端用于與地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件的性能測試電路，其特征在于:所述第一串聯(lián)支路的串聯(lián)點與第一調(diào)節(jié)電阻Rl之間串設(shè)有第一開關(guān)K1，第二調(diào)節(jié)電阻R2上并聯(lián)有第二開關(guān)K2，與可調(diào)電阻R相連的連接端子和第二串聯(lián)支路的串聯(lián)點之間串設(shè)有第三開關(guān)K3，兩串聯(lián)支路上還并聯(lián)有一電壓表。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光伏組件的性能測試電路，其特征在于:所述第一可調(diào)電阻與第二可調(diào)電阻的阻值相同。
【文檔編號】H02S50/15GK204008858SQ201420132485
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】朱美玲, 丁曉, 王偉, 朱翠麗, 江新峰, 胡筱, 雷振鋒, 楊恢宏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團有限公司