CN101887102B - 检测太阳能电池失效的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测太阳能电池失效的方法，其首先由太阳能电源控制模块中的微处理器按照预先设定的时间间隔读取电压检测电路检测到的每一太阳能电池两端开路电压，并逐一与太阳能电池电压上限值和下限值比较，根据比较结果判断太阳能电池是否部分失效还是全部失效。利用本发明提供的方法，不需要在太阳能电池板上安装任何附加硬件，仅通过太阳能电源控制模块内增加软件即可进行投切式太阳能电池组失效检测，极大地降低系统硬件建设和维护的成本。

Description

检测太阳能电池失效的方法

技术领域

本发明涉及一种电池失效的方法，尤其涉及一种检测太阳能电池失效的方法。

背景技术

能源是人类社会存在和发展的重要物质基础。目前，占据能源结构主体位置的仍然是煤炭、石油和天然气等不可再生的资源，在生产和消费的过程中有大量污染物排放，造成生态和环境的破坏。太阳光能不仅资源无限，而且清洁干净，作为新能源和可再生能源家族的重要成员之一，越来越受到广泛关注。

当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化，从而产生电动势和电流，这种现象称为光生伏打效应，简称光伏效应。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳光能转化成电能的器件，当太阳光照射到半导体表面时，在P-N结区两边会形成电子区和空穴区，电子在N区集合，空穴在P区集合，就像一个壁垒层和驻极体将正负两种电荷分开，光照越强，温度越高，电荷积累的数量越大，也就使两端积累的电能越多。如果在结的两侧引出电极并加上负载电阻，便有电流通过它，从而把能量传递给负载电阻。当无光照时，太阳能电池正负极之间没有光电动势产生；当有光照时，正负极之间将产生光电动势，此时，若将正负极之间开路，则获得开路电压。开路电压先随着光强的增大而增大，直至接受的太阳光强度达到一定量时，基本上就维持不变了。

太阳能发电系统一般由太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵、太阳能电源控制装置和蓄电池组构成。太阳能电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，则由蓄电池给负载供电。对于太阳能电池方阵而言，应按照用户的要求和负载的用电量及技术条件确定太阳能电池组件的串并联数。蓄电池的容量决定其最大充电电流，该数值再结合负载电流，可决定太阳能电池并联数。

随着技术的不断发展、完善，太阳能发电系统逐渐被运用于交通、通信、农牧林，以及国防等领域，甚至在偏远地区，还通过建设太阳能供电基站满足当地的电力需求。在普及太阳能发电系统的过程中，对系统的日常维护：包括及时了解太阳能发电系统的太阳能电池组件失效状况，并进行必要的控制干预成为该技术领域急需解决的问题。

目前，检测太阳能发电系统中太阳能电池组件是否失效的方法有：

1、在每一太阳能电池组件上安装有机械的限位开关，当太阳能电池被移开后，限位开关的状态发生改变，控制器检测到此信号后发出太阳能电池组件丢失告警；

2、在每一太阳能电池组件上加装无线电信号的收发装置与控制器通讯，当太阳能电池与控制器间的距离超过一定范围时，控制器发出太阳能电池组件丢失告警。

然而，以上这些方法都需要在太阳能电池组件上安装一定的附加检测装置，增加了系统成本及施工和维护的工作量。因此，如何经济有效地检测出太阳能电池是否失效，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测太阳能电池失效的方法，以解决现有投切式太阳能发电系统需要通过安装附加装置才能实现太阳能电池组失效检测的问题。

为了达到上述目的，在本发明的检测太阳能电池失效的方法中，投切式太阳能发电系统包括蓄电池组、由多个太阳能电池构成的太阳能电池组、以及太阳能电源控制模块，所述太阳能电源控制模块包括用于读取每一太阳能电池两端电压的电压检测电路、微处理器以及受所述为处理器控制的受控单元，所述受控单元用于控制每一太阳能电池与负载线路之间通断。所述检测太阳能电池失效的方法包括如下步骤：

1)在所述微处理器内预先设置读取所述电压检测电路检测到的每一太阳能电池两端开路电压的时间间隔、比较时间值、电池电压的上限值与下限值；

2)所述微处理器按照设置的时间间隔定时判断各太阳能电池与负载线路之间通断状况，以读取各太阳能电池两端的开路电压，其中，当一太阳能电池与负载线路之间处于连通状态时，所述微处理器控制所述受控单元使所述太阳能电池与负载断开，然后读取所述电压检测电路检测到的所述太阳能电池两端开路电压，并记录每一次读取的时间，并于读取到开路电压后控制所述受控单元恢复连通状态；

3)所述微处理器判断同一时刻所读取的各开路电压是否一部分大于或等于所述上限值，且另一部分小于所述下限值，若是，则可判断出小于所述下限值的各开路电压所对应的各太阳能电池失效；

4)所述微处理器判断同一时刻所读取的各开路电压是否都小于所述下限值，若是，则记录所述同一时刻所对应的时间为第一时间，所述微处理器等待读取到下一时刻的各开路电压后，继续进行判断，若读取到下一时刻的各开路电压仍都小于所述下限值，则进一步判断所述下一时刻所对应的时间超过所述第一时间的时间长度是否已达到了所述比较时间值，若是，则判断出所有太阳能电池都已失效。

较佳地，当所述投切式太阳能发电系统为48v系统时，所述上限值设为36v，所述下限值设为28v。

其中，所述比较时间值为黑夜持续时间值，而黑夜持续时间的长度由工作人员预先根据季节、气候、所处地理位置等环境因素设定，较佳地，将黑夜持续时间值设定为16小时。

其中，所述太阳能电源控制模块中的微处理器为单片机。

其中，所述受控单元为受控开关。

较佳地，所述时间间隔设定为10分钟。

综上所述，本发明的检测太阳能电池失效的方法通过太阳能电源控制模块自身，按照设置的时间间隔对各太阳能电池的开路电压进行检测，将电压检测结果与电池电压的上限值、下限值进行比较即可实现对太阳能电池组是否失效的判别。该方法不需要在太阳能发电系统中安装附加硬件，极大地降低了系统施工及维护的成本。

附图说明

图1为投切式太阳能发电系统示意图。

图2为本发明的检测太阳能电池失效的方法的操作流程示意图。

具体实施方式

以下将通过具体的实施例来详细说明本发明的检测太阳能电池失效的方法的实施过程。

请参阅图1，其为通信用太阳能发电系统示意图，太阳能发电系统包含蓄电池组1、由多个太阳能电池2(即PV)构成的太阳能电池方阵3、以及太阳能电源控制模块5，所述太阳能电源控制模块5可包括用于读取每一太阳能电池两端电压的电压检测电路6、微处理器(MCU)7、以及受所述MCU控制的受控单元4(由多个开关SW构成)，所述受控单元4控制每一太阳能电池与负载线路之间通断，当微处理器7控制受控开关4闭合时，由太阳能电池2给负载8供电，并给蓄电池组1充电；当微处理器7控制受控开关4断开时，由蓄电池组1给负载8供电。

再请参见图2，所述检测太阳能电池失效的方法包括如下步骤：

步骤1，在所述微处理器内预先设置读取所述电压检测电路检测到的每一太阳能电池两端电压的时间间隔、比较时间值、电池电压的上限值与下限值。由于所述太阳能电池充电电压与光强有关，操作人员可根据实际环境状况设定所述上限值与下限值，在本实施例中，所述投切式太阳能发电系统为48v系统，故可设定上限值为36v，下限值为28v。而所述比较时间值与所述太阳能电池所处的当地环境有关，如果当地环境黑夜较长，即黑夜持续时间长，则所述比较时间值设置相对较大，通常可设置为16个小时。而时间间隔则可由操作人员自行设定，例如为10分钟，或者20分钟等。

步骤2，所述微处理器按照设置的时间间隔定时判断各太阳能电池与负载线路之间通断状况，以读取各太阳能电池两端的开路电压，其中，当一太阳能电池与负载线路之间处于连通状态时，所述微处理器控制所述受控单元使所述太阳能电池与负载断开，然后读取所述电压检测电路检测到的所述太阳能电池两端开路电压，并记录每一次读取的时间，并于读取到开路电压后控制所述受控单元恢复连通状态。例如，所述微处理器在2000年8月5日10:00点判断出所有受控开关都处于闭合状态，则所述微处理器逐一断开每一受控开关，以使所述电压检测电路6检测到此时各太阳能电池两端的开路电压，然后，所述微处理器再控制所述受控单元以使所有受控开关闭合。当然，若所述微处理器判断出仅部分受控开关处于闭合状态，则可逐一断开此部分受控开关，并于读取到此部分太阳能电池两端的开路电压后，控制此部分受控开关再重新闭合。

步骤3，所述微处理器判断当前所有开路电压(即在2000年8月5日10:00点读取的每一太阳能电池两端开路电压)是否都大于或等于36v，若是，可知所述通信用太阳能发电系统当前所处的环境为白天，所有太阳能电池都处于充电状态，都工作正常；否则执行步骤4。

步骤4，所述微处理器继续判断当前所有开路电压(即在2000年8月5日10:00点读取的每一太阳能电池两端开路电压)是否一部分大于或等于36v，且另一部分小于28v，若是，则可判断出小于28v的各开路电压所对应的各太阳能电池失效，因为一部分太阳能电池两端开路电压大于或等于36v可知所述通信用太阳能发电系统当前所处的环境为白天，而开路电压低于28v的部分，即说明相应太阳能电池工作不正常，即失效；若否，则执行步骤5。

步骤5，所述微处理器继续判断当前所有开路电压(即在2000年8月5日10:00点读取的每一太阳能电池两端电压)是否都小于28v，若是，执行步骤6；否则结束。

步骤6，所述微处理器记录当前开路电压所读取的当前时间(即2000年8月5日10:00点)，为第一时间。

步骤7，所述微处理器等待下一时刻再次读取每一太阳能电池两端开路电压。如果设置的时间间隔为10分钟，2000年8月5日10:00点的下一时刻为2000年8月5日10:10点，即所述微处理器在2000年8月5日10:10点再次判断各受控开关是否断开以读取每一太阳能电池两端开路电压。

步骤8，所述微处理器判断当前(2000年8月5日10:10点)所读取每一太阳能电池两端开路电压是否都小于28v，若否则结束，若是则执行步骤9。

步骤9，所述微处理器判断当前所读取的开路电压所对应的时间(2000年8月5日10:10点)与第一时间(即2000年8月5日10:00点)的差(10分钟)是否大于16小时，若否，则返回步骤7，继续等待读取下一时刻(即2000年8月5日10:20点)的每一太阳能电池两端开路电压；若是，则可判断出所有太阳能电池失效。

需注意地是，步骤顺序并非以本实施例为限，本领域技术人员可根据实际情况更改步骤顺序，例如，首先判断是否所有电压都小于28v，若否再判断是否一部分大于36v等。

综上所述，本发明的检测太阳能电池失效的方法通过对每一太阳能电池两端开路电压的检测判断，即可有效判断出部分太阳能电池失效和全部太阳能电池失效的情况，由于电压检测电路和微处理器都为现有通信用太阳能发电系统所配置，因此，不需要在太阳能电池板上安装任何附加硬件，仅通过软件方式即可进行有效判断，极大地降低了系统硬件成本，同时也相应降低了硬件维护难度。

当然，本发明还可以有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种检测太阳能电池失效的方法，用于投切式太阳能发电系统，其中，所述投切式太阳能发电系统包括蓄电池组、由多个太阳能电池构成的太阳能电池组、以及太阳能电源控制模块，所述太阳能电源控制模块包括用于读取每一太阳能电池两端开路电压的电压检测电路、微处理器、及受所述微处理器控制的受控单元，所述受控单元用于控制每一太阳能电池与负载线路之间通断，所述检测太阳能电池失效的方法的特征在于包括步骤：

1)在所述微处理器内预先设置读取所述电压检测电路检测到的每一太阳能电池两端开路电压的时间间隔、比较时间值、太阳能电池开路电压的上限值与下限值；

2)所述微处理器按照设置的时间间隔定时判断各太阳能电池与负载线路之间通断状况，以读取各太阳能电池两端的开路电压，其中，当一太阳能电池与负载线路之间处于连通状态时，所述微处理器控制所述受控单元使所述太阳能电池与负载断开，然后读取所述电压检测电路检测到的所述太阳能电池两端开路电压，并记录每一次读取的时间，并于读取到开路电压后控制所述受控单元恢复连通状态；

3)所述微处理器判断同一时刻所读取的各开路电压是否一部分大于或等于所述上限值，且另一部分小于所述下限值，若是，则判断出小于所述下限值的各开路电压所对应的各太阳能电池失效；

4)所述微处理器判断同一时刻所读取的各开路电压是否都小于所述下限值，若是，则记录所述同一时刻所对应的时间为第一时间，所述微处理器等待读取到下一时刻的各开路电压后，继续进行判断，若读取到下一时刻的各开路电压仍都小于所述下限值，则进一步判断所述下一时刻所对应的时间超过所述第一时间的时间长度是否已达到了所述比较时间值，若是，则判断出所有太阳能电池都已失效。

2.如权利要求1所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：当所述投切式太阳能发电系统为48v系统时，所述上限值为36v，所述下限值为28v。

3.如权利要求1所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：所述比较时间值为黑夜持续时间值。

4.如权利要求3所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：所述黑夜持续时间值为16小时。

5.如权利要求1所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：所述太阳能电源控制模块中的微处理器为单片机。

6.如权利要求1所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：所述受控单元为受控开关。

7.如权利要求1所述的检测太阳能电池失效的方法，其特征在于：所述时间间隔为10分钟。

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