CN102305741B - 一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及测试方法，包括与光伏组件构成密闭箱体的压力箱，压力箱内设有压力传感器，压力箱还通过连接孔分别与压差传感器，以及背靠背串联着的第一空气放大器和第二空气放大器相连接，第一空气放大器、第二空气放大器与空气压缩器分别通过设有电磁阀的管路连接，电磁阀的开关由PLC控制器来控制，PLC控制器还采集压力传感器和压差传感器的信号。本发明巧妙的通过利用太阳能光伏组件参与形成的在密闭箱体内的压力负荷及负荷变化，来检测太阳能光伏组件的机械强度，克服了目前检测机械强度模糊化、不能量化的缺陷。

Description

一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于太阳能光伏组件的测试技术领域，涉及一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及测试方法。

背景技术

随着全球性能源危机日益严重，人们迫切希望可以找到一种可持续发展的清洁能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，日益受到世界各国的关注。太阳能是一种辐射能，太阳能发电意味着要将太阳光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。将光能直接转换成电能的过程确切地说应叫光伏效应。不需要借助其它任何机械部件，光线中的能量被半导体器件的电子获得，于是就产生了电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。太阳能电池是由半导体组成的，它的主要材料是硅，用于制造太阳能电池的高纯硅，要经过特殊的提纯处理制作。

当前，太阳能光伏行业未大规模使用的主要瓶颈为发电成本过高，究其主要原因是其中的主要材料硅片制造成本居高不下。降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面。30多年以来，太阳电池硅片厚度从20世纪70年代的450～500μm降低到目前的160～200μm，降低了一半还多。

但是硅片厚度变薄后，给太阳能光伏组件带了新的风险，主要体现在太阳能光伏组件机械性能下降。因此需要对光伏组件机械性能进行检测，验证光伏组件能否能经受长途运输颠簸、现场安装、以及风吹雪压。然而，目前为止并没有一套行之有效的载测试设备和方法。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及测试方法，验证硅片厚度是否满足光伏组件的机械强度的需求，以提高光伏组件的机械可靠性，确保光伏发电站的安全性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置，包括与光伏组件构成密闭箱体的压力箱，压力箱内设有压力传感器，压力箱还通过连接孔分别与压差传感器，以及背靠背串联着的第一空气放大器和第二空气放大器相连接，第一空气放大器、第二空气放大器与空气压缩器分别通过设有电磁阀的管路连接，电磁阀的开关由PLC控制器来控制，PLC控制器还采集压力传感器和压差传感器的信号。

所述的太阳能光伏组件作为压力箱的一面，与压力箱构成密闭的箱体。

所述的压力传感器还与压力表相连接，压差传感器还与压力比较器相连接。

所述的空气压缩器与电磁阀之间还设有空气压力调节器。

所述的压差传感器的一端伸入压力箱，根据压力箱内的压力和大气压力差值转化成电压信号，输入到PLC控制器。

所述的管路上还设有电磁阀开关指示器。

一种基于上述装置的太阳能光伏组件动/静态负载测试方法，包括以下步骤：

1)对太阳能光伏组件进行NIR扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

2)将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行静态负载测试：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，并调节第一空气放大器，使压力箱内形成负荷2400Pa的正压，维持1h后卸载负荷；然后PLC控制器控制电磁阀开放第二空气放大器，关闭第一空气放大器，调节第二空气放大器使压力箱内形成负荷2400Pa的负压，维持1h后卸载负荷；正压负荷、负压负荷之间循环3次，完成静态负载测试；

3)将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行动态负载测试：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，在压力箱内形成正压；当正压力达到1000Pa时，关闭第一空气放大器，开放第二空气放大器，逐渐在压力箱内形成负压；当负压力达到1000Pa时，再次调节电磁阀，使压力箱内逐渐形成正压；通过控制电磁阀的开关，在压力箱内形成正压力1000Pa～负压力1000Pa的循环，循环次数大于1000次时，完成动态负载测试；

4)对完成静态或动态负载测试的太阳能光伏组件，进行NIR扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

5)若检测到太阳能光伏组件存在大于5mm的隐裂碎片，则太阳能光伏组件强度不满足需求；若太阳能光伏组件的最大功率衰减大于3％，太阳能光伏组件强度也不满足需求。

所述的在进行正压力1000Pa～负压力1000Pa的循环时，压力箱内的压力变化率为300-400Pa/S。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的太阳能光伏组件动/静态负载测试装置及方法，巧妙的通过利用太阳能光伏组件参与形成的在密闭箱体内的压力负荷及负荷变化，来检测太阳能光伏组件的机械强度，克服了目前检测机械强度模糊化、不能量化的缺陷。

尤其是本发明还能够提供两种检测模式：静态负荷载测和动态负荷载测。进行静态负载测试，以观察太阳能光伏组件是否能够承受长途运输和安装的颠簸；进行动态负载测试，以观察太阳能光伏组件是否能够承受风吹和雪压。0这样对太阳能光伏组件的机械强度进行了全面的检测，克服了目前机械强度花费时间长、检测方式单一的缺陷。

经过本发明检测合格的太阳能光伏组件，能够大大的提高其机械可靠性，确保光伏发电站的安全性；同时也有利于进一步减少太阳能光伏组件的厚度的探索。

附图说明

图1为太阳能光伏组件动/静态负载测试装置的连接示意图；

其中，1为压力箱，2为压力表，3为压力比较器，4为第一空气放大器，5为第二空气放大器，6为电磁阀，7为电磁阀开关指示器，8为PLC控制器，9为空气压缩器。

图2为太阳能光伏组件动/静态负载测试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置，包括与太阳能光伏组件构成密闭箱体的压力箱1，压力箱1内设有压力传感器，压力箱1还通过连接孔分别与压差传感器，以及背靠背串联着的第一空气放大器4、第二空气放大器5相连接，第一空气放大器4、第二空气放大器5与空气压缩器9分别通过设有电磁阀6的管路连接，电磁阀6的开关由PLC控制器8来控制，PLC控制器8还采集压力传感器和压差传感器的信号；压力传感器还与压力表2相连接，压差传感器还与压力比较器3相连接。

所述的太阳能光伏组件作为压力箱1的一面(通常作为上面的箱盖)，与压力箱1构成密闭的箱体。压力箱1具体可以为多块木板构成的木箱，木板之间接缝中涂胶，木板与太阳能光伏组件之间用塑料纸和胶布密封，要求能够与太阳能光伏组件形成密封效果良好的密闭箱体(腔体)。压力箱内部高度一般为120mm，可以根据不同的太阳能光伏组件设计不同的宽度。

压力箱1上设有两个连接孔，一个用于连接串联着的空气放大器，一个接差压传感器。

压差传感器的一端伸入压力箱，根据压力箱体内的压力和大气压力差值转化成电压信号，输入到PLC控制器。

空气放大器利用少量的压缩空气(普通的车间即可提供)可输出大量高速、低压的气流，可用于产生低压或高压区域，具体采用可调空气放大器McMaster-Carr 19075K88，供应商可自行选择。背靠背串联着的第一空气放大器4、第二空气放大器5，一个用于压力箱1内形成正压，另一个用于将压力箱1内形成负压。

空气压缩器9与电磁阀6之间还设有空气压力调节器，电磁阀开关指示器用于指示电磁阀的开关；空气压力调节器具体可以采用气动三联件(空气过滤器、减压阀、油雾器)，通过电磁阀6开关的控制和对输入空气放大器的压缩空气的压力调节，实现对压力箱1内的压力变化和变化率的控制。

压力表2用于显示当前压力、压力比较器3用于显示当前压力差，方便于观测。

PLC控制器用于逻辑控制电磁阀6的开闭实现压力变化，计时，计数，循环，监控压力箱1内的压力，具体可以采用西门子PLC LOGO！12/24RC。

参见图2，太阳能光伏组件动/静态负载测试方法，包括以下步骤：

1)将太阳能光伏组件进行NIR(近红外光谱技术)扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

进行NIR扫描是为了检查太阳能光伏组件内部硅片的最初状态，确保来料合格，不存在先天性的隐裂现象。

2)将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行静态负载测试，以观察太阳能光伏组件是否能够承受长途运输和安装的颠簸，具体测试程序如下：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，调节第一空气放大器的吹入空气的缝隙，使压力箱内形成负荷2400Pa的正压，维持1h后卸载负荷(维持一个小时压力恒定，是靠调节空气放大器的缝隙和箱体的固定泄露量实现)；然后PLC控制器控制电磁阀开放第二空气放大器，关闭第一空气放大器，使压力箱内形成负荷2400Pa的负压，维持1h后卸载负荷；正压负荷、负压负荷之间循环3次，完成静态负载测试；

3)将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行动态负载测试，以观察太阳能光伏组件是否能够承受风吹和雪压，具体测试程序如下：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，在压力箱内形成正压；当正压力达到1000Pa时，关闭第一空气放大器，开放第二空气放大器，逐渐在压力箱内形成负压；当负压力达到1000Pa时，再次调节电磁阀，使压力箱内逐渐形成正压；通过控制电磁阀的开关，在压力箱内形成正压力1000Pa～负压力1000Pa的循环，期间控制压力箱内的压力变化率为300～400Pa/S，循环次数大于1000次时，完成动态负载测试；

4)对完成静态或动态负载测试的太阳能光伏组件，进行NIR扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

5)若检测到太阳能光伏组件存在直径大于5cm的碎片，则太阳能光伏组件强度不满足需求；若太阳能光伏组件的最大功率衰减大于3％，太阳能光伏组件强度也不满足需求。

Claims (2)

1.一种太阳能光伏组件动/静态负载测试装置，其特征在于，包括与太阳能光伏组件构成密闭箱体的压力箱（1），压力箱（1）内设有压力传感器，压力箱（1）还通过连接孔分别与压差传感器，以及背靠背串联着的第一空气放大器（4）、第二空气放大器（5）相连接，第一空气放大器（4）、第二空气放大器（5）与空气压缩器（9）分别通过设有电磁阀（6）的管路连接，电磁阀（6）的开关由PLC控制器（8）来控制，PLC控制器（8）还采集压力传感器和压差传感器的信号；

太阳能光伏组件作为压力箱的一面，与压力箱（1）构成密闭的箱体；

压力传感器还与压力表（2）相连接，压差传感器还与压力比较器（3）相连接；

空气压缩器（9）与电磁阀（6）之间还设有空气压力调节器；

所述的压差传感器的一端伸入压力箱（1），根据压力箱（1）内的压力和大气压力差值转化成电压信号，输入到PLC控制器（8）；

所述的管路上还设有电磁阀开关指示器（7）。

2.一种采用了权利要求1所述的太阳能光伏组件动/静态负载测试装置的太阳能光伏组件动/静态负载测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）对太阳能光伏组件进行NIR扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

2）将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行静态负载测试：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，并调节第一空气放大器，使压力箱内形成负荷2400Pa的正压，维持1h后卸载负荷；然后PLC控制器控制电磁阀开放第二空气放大器，关闭第一空气放大器，调节第二空气放大器使压力箱内形成负荷2400Pa的负压，维持1h后卸载负荷；正压负荷、负压负荷之间循环3次，完成静态负载测试；

3）将太阳能光伏组件与压力箱组装成密闭的箱体，对其进行动态负载测试：

PLC控制器控制电磁阀开放第一空气放大器，关闭第二空气放大器，在压力箱内形成正压；当正压力达到1000Pa时，关闭第一空气放大器，开放第二空气放大器，逐渐在压力箱内形成负压；当负压力达到1000Pa时，再次调节电磁阀，使压力箱内逐渐形成正压；通过控制电磁阀的开关，在压力箱内形成正压力1000Pa～负压力1000Pa的循环，压力箱内的压力变化率为300～400Pa/S，循环次数大于1000次时，完成动态负载测试；

4）对完成静态或动态负载测试的太阳能光伏组件，进行NIR扫描，观察组件中是否存在隐裂的硅片，并进行最大功率测试；

5）若检测到太阳能光伏组件存在大于5mm的隐裂碎片，则太阳能光伏组件强度不满足需求；若太阳能光伏组件的最大功率衰减大于3%，太阳能光伏组件强度也不满足需求。

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