CN102854447B - 便携光伏组件功率测试仪器及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携光伏组件功率测试仪器及其测试方法，尤指应用在非标准环境下的手持便携光伏组件功率测试仪器及其测试方法。功率测试仪器包括标准光伏组件，端口，用于测量标准光伏组件和测量被测光伏组件的短路电流的电流传感器和用于计算被测光伏组件标准功率的微处理器。测量方法以公式“被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流”为基础。本发明环境有变化时可不经过调试获得其标准功率，能应用于室内及室外，使光伏组件的检测程序简单化、效率最大化，从根本上解决了功率测试时长时间依靠太阳模拟器工作效率低，成本高的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携光伏组件功率测试仪器及其测量方法，尤其是指一种应用在非标准环境下的手持便携光伏组件功率测试仪器及其测量方法。
背景技术
太阳能电池在实际使用时必须要把许多块先串联形成光伏组件，然后再对光伏组件进行串并联形成光伏阵列，但根据光电转换原理制成的太阳能电池的输出电压和电流会受太阳的强度环境的温湿度限制；所以这样做就不能保证构成光伏阵列的每一块光伏组件的功率误差最小化，给室外的安装以及系统合理搭配带来很大的不便，因此就需要一种能在非标准环境下测试光伏组件的功率的光伏组件测试仪。目前一般采用太阳模拟器或便携式的阵列组件测试仪作为光伏组件测试仪来测量光伏组件；但太阳模拟器只适用于室内，不适合室外操作；便携式的阵列组件测试仪采用是温度，日照相结合的方式测试，其操作麻烦，成本高。现有的光伏组件测试仪器都必须要进行调节环境辐照强度、温度、湿度的复杂测量，此种测试方法会造成测量工作中仪器移动不方便、做工成本高等困扰。通过环境温度、强度湿度等特点来确定组件的最佳功率点这种现有检测技术在每次测量过程中都会凸显出其带来回移动不便、工作繁复的缺点。
目前国内外尚未见有在非标准测量条件下对光伏组件进行手持式测量的相关产品，其原因在于光伏组件的伏安特性表现为非线性，难以建立功率的评价方法。在实验室提供的标准测量条件下，可以方便地评价光伏组件的功率好坏，但一种在非标准条件下对光伏组件功率进行快速评价的测量仪表，是现有技术很难做到的，但这也是是光伏功率测量仪器研发的发展趋势。
发明内容
本发明的目的是设计一种便携光伏组件功率测试仪器及其测量方法，能够直接对光伏组件进行检测，在日照的情况下不需要调节温度、照度的测量，只要测量日照下任意环境都可读出最佳功率。
为实现上述目的，本发明提供一种便携光伏组件功率测试仪器及其测量方法。便携光伏组件功率测试仪器包括标准光伏组件、端口、微处理器以及第一和第二电流传感器。所述第一电流传感器一个用于测量标准光伏组件的短路电流；所述第二电流传感器与端口相连，用于测量被测光伏组件的短路电流。所述微处理器用于按下述公式计算被测测光伏组件标准功率。计算公式如下：
被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流。
优选的是，所述功率测试仪器还包括和微处理器连接的显示器。
两个电流传感器连接同一开关或受同一开关信号控制。
优选的是，所述功率测试仪器还包括分别连接在微处理器与第一和第二电路传感器之间的第一和第二分压电阻。
优选的是，标准光伏组件安装在微处理器的电路板上。
优选的是，标准光伏组件通过两芯线和第一电流传感器连接。
本发明的便携光伏组件功率测试仪器包括上述各项特征构成的任意组合。
一种非标准环境下测量光伏组件功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
端口连接被测光伏组件，
使第一电流传感器采集标准光伏组件的短路电流的同时第二电流传感器采集被测光伏组件的短路电流；
分别根据标准光伏组件的短路电流和被测光伏组件的短路电流计算标准光伏组件的开路电压和被测光伏组件的开路电压；
按以下公式计算被测光伏组件的标准功率：
被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流。
优选的是，两个电流传感器受同一开关信号或同一开关控制启动。
优选的是，电流传感器采集到的两路短路电流通过分压电阻输入到微处理器中，微处理器根据分压电阻和短路电流计算出光伏组件的开路电压。
本发明的非标准环境下测量光伏组件功率的方法包括上述各项特征构成的任意组合。
本发明的原理是采用标准光伏组件与被测光伏组件测量的开路电压和短路电流的数据采样进行分析计算。将两款标准的太阳能光伏组件在非标准的环境下，通过万用表在5-10秒的时间内分别对他们的开路电压和短路电流进行反复测量，根据测量数据的规律分析得出，标准光伏组件功率与被测光伏组件的功率在标准条件下的比值近似于标准光伏组件与被测光伏组件在非标准环境下同一时间的开路电压和短路电流的积的比。所以在微处理器中存入公式：被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流。在同一时间内，光伏组件的功率是与日照，环境温度有关，而光强和环境温湿度每时每刻都在变化，所以对光伏组件测量的用时越短，测出的数值精度越高。在试验中，使用万用表测量标准光伏组件与被测光伏组件测量的开路电压和短路电流，因为万用表测量四路数据所需时间比电路传感器用时较长，需要5-10秒，再已知被测光伏组件的标准功率的情况下，经过反复试验得出，在10秒内测得的被测光伏组件的标准功率的数据精度在95%以上，而通过电流传感器的测量和微处理器的计算，在1秒钟内就能得出光伏组件的功率，其测量结果精度可达到95-98%，这是因为在同一个环境下测量时间越短测量的数据偏差就越小，因此精度就高。所以本发明的功率测试仪器采用电流传感器和微处理器测量计算光伏组件功率。
本功率测试仪器通过电流传感器测量被测光伏组件和标准光伏组件的短路电流；微处理器根据测量出标准光伏组件和被测光伏组件在同一时间同一日照下任意环境的短路电流和计算得到的开路电压，得出标准光伏组件和被测光伏组件的开路电压和短路电流的积的比值，在根据已知的在标准条件下标准光伏组件的最大功率点的功率，就可以得出被测光伏组件的标准功率。
被测光伏组件接入本功率测试仪器的端口，功率测试仪器电流传感器对标准光伏组件和被测光伏组件进行数据采集；电流传感器将采集到的被测光伏组件的短路电流数据同标准光伏组件的短路电流数据同时输入微处理器。微处理器可以根据分压电阻的阻值和短路电流计算出光伏组件的开路电压。微处理器中存有在标准条件下的标准光伏组件的功率值，并根据标准光伏组件功率与被测光伏组件的功率在标准条件下的比值，近似于标准光伏组件与被测光伏组件在非标准环境下同一时间的开路电压和短路电流的积的比这一计算关系，微处理器通过对已知数据和的计算就可以得出被测光伏组件的标准功率。微处理器将算得的功率参数输入与之相连的显示器，利用显示器直接显示出数值，无须再外界计算机。
应用本发明的便携光伏组件功率测试仪器，在测试环境的温度变化、日照照度的变化的过程中不必进行调试。只要有日照、光伏组件能生成电流、电压，本功率测试仪器在任何的环境变化中都能不经过调试直接测量出被测光伏组件的功率，从而大大提高检测工作的效率。此特性也使得它能够应用于室内及室外的操作，防止在室外安装对组建的合理搭配造成不必要的功率浪费，使光伏电站系统的功率有所提高，并且不会对光伏电站系统单一的组件造成热斑的效应导致系统寿命大大缩减。而且本发明可使光伏组件的检测程序简单化、效率最大化，从根本上解决了长时间依靠太阳模拟器工作效率低，成本高的难题。方便使用者对组件测量的劳动力的减少，节省模拟标准环境下的检测设备的太阳模拟器氪灯的工作频率，故减少了模拟标准环境下的检测设备的故障率，提高了利用组件进行大系统组装连接效率。便携光伏组件功率测试仪器主要由由标准光伏组件、微处理器和显示器等组成，成本低且使用寿命较长。
附图说明
图1是本发明的便携光伏组件功率测试仪器的优选实施例的电路连接框图。
具体实施方式
实施例1
参照图1所示，便携光伏组件功率测试仪器，包括标准光伏组件、端口、微处理器、第一和第二分压电阻、第一和第二电流传感器和显示器。标准光伏组件、第一电流传感器、第一分压电阻、微处理器串联连接，端口、第二电流传感器、第二分压电阻、微处理器串联连接，微处理器连接显示器。本功率测试仪器从端口接入被测光伏组件；接通电源，脉冲触发或开关启动，两个电流传感器同时开始工作，分别采集标准光伏组件的短路电流和被测光伏组件的短路电流。标准光伏组件和被测光伏组件的短路电流输入存有“被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流”这一公式和标准光伏组件的标准功率的微处理器中。微处理器先根据分压电阻的阻值和短路电流计算出光伏组件的开路电压，再利用上述公式和标准光伏组件开路电压和短路电流，被测光伏组件的开路电压和短路电流，及已知的标准光伏组件的标准功率，计算得出被测光伏组件的标准功率。微处理器将算得的功率参数输入与之相连的显示器，利用显示器直接显示出数值。
本功率测试仪器可用两芯线来连接被测光伏组件的正负极，通过与被测光伏组件相连的第二电流传感器测量被测组件的短路电流。标准光伏组件可直接安装在微处理器的电路板上，通过电路板与用于测量标准光伏组件的第一电流传感器连接；标准光伏组件也可以不安装在微处理器的电路板上，从用于测量标准光伏组件的第一电流传感器上引出一根两芯线与其连接。两个电流传感器可以同一开关或受同一开关信号控制。
实施例2
便携光伏组件功率测试仪器，包括标准光伏组件、端口、微处理器，显示器和两个电流传感器。标准光伏组件、第一电流传感器、微处理器串联连接，端口、第二电流传感器、微处理器依次串联连接，微处理器连接显示器。本功率测试仪器从端口接入被测光伏组件；接通电源，两个电流传感器同时启动，分别采集标准光伏组件的短路电流和被测光伏组件的短路电流。标准光伏组件和被测光伏组件的短路电流数据输入存有“被测光伏组件的标准功率=标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流”这一公式和标准光伏组件的标准功率的微处理器中。微处理器先根据短路电流计算出光伏组件的开路电压，再利用上述公式和标准光伏组件开路电压和短路电流，被测光伏组件的开路电压和短路电流，及已知的标准光伏组件的标准功率，计算得出被测光伏组件的标准功率。微处理器将算得的功率参数输入与之相连的显示器，利用显示器直接显示出数值。
本功率测试仪器可用两芯线来连接被测光伏组件的正负极，通过与被测光伏组件相连的第二电流传感器测量被测组件的短路电流。标准光伏组件可直接安装在微处理器的电路板上，通过电路板与用于测量标准光伏组件的第一电流传感器连接；标准光伏组件也可以不安装在微处理器的电路板上，从用于测量标准光伏组件的第一电流传感器上引出一根两芯线与其连接。两个电流传感器可以连接同一开关或受同一开关信号控制。
以上所述仅使本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.便携光伏组件功率测试仪器，包括标准光伏组件、端口、微处理器以及第一和第二电流传感器；其特征在于：所述第一电流传感器用于测量标准光伏组件的短路电流，所述第二电流传感器与端口相连，用于测量被测光伏组件的短路电流；所述微处理器用于按下述公式计算被测测光伏组件标准功率；计算公式如下：
被测光伏组件的标准功率＝标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/(标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流)。
2.如权利要求1所述的便携光伏组件功率测试仪器，其特征在于：所述功率测试仪器还包括和微处理器连接的显示器。
3.如权利要求1或2所述的便携光伏组件功率测试仪器，其特征在于：两个电流传感器连接同一开关或受同一开关信号控制。
4.如权利要求1或2所述的便携光伏组件功率测试仪器，其特征在于：还包括分别连接在微处理器与第一和第二电流传感器之间的第一和第二分压电阻。
5.如权利要求4所述的便携光伏组件功率测试仪器，其特征在于：标准光伏组件安装在微处理器的电路板上。
6.如权利要求4所述的便携光伏组件功率测试仪器，其特征在于：标准光伏组件通过两芯线和第一电流传感器连接。
7.一种非标准环境下测量光伏组件功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
端口连接被测光伏组件，
使第一电流传感器采集标准光伏组件的短路电流的同时第二电流传感器采集被测光伏组件的短路电流；
分别根据标准光伏组件的短路电流和被测光伏组件的短路电流计算标准光伏组件的开路电压和被测光伏组件的开路电压；
按以下公式计算被测光伏组件的标准功率：
被测光伏组件的标准功率＝标准光伏组件的标准功率*被测光伏组件的开路电压*被测光伏组件的短路电流/(标准光伏组件的开路电压*标准光伏组件的短路电流)。
8.如权利要求7所述的非标准环境下测量光伏组件功率的方法，其特征在于：两个电流传感器受同一开关信号或同一开关控制启动。
9.如权利要求7或8所述的非标准环境下测量光伏组件功率的方法，其特征在于：电流传感器采集到的两路短路电流通过分压电阻输入到微处理器中，微处理器根据分压电阻和短路电流计算出光伏组件的开路电压。
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Effective date of registration: 20151230 Address after: Xia Zhuang Street Chengyang District 266100 in Shandong province Qingdao City Peng Jia Tai community Patentee after: Qingdao Life Science and Technology Development Co., Ltd. Address before: 271100 Shandong Province, Laiwu City Laicheng District Niu Quan Zhen Xu young smelt metal Street No. 16 Patentee before: Ni Feng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Boyang Inventor before: Ni Feng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170712 Address after: 266000, 302, six units, 10 jade Court Road, Licang District, Shandong, Qingdao Patentee after: Wang Boyang Address before: Xia Zhuang Street Chengyang District 266100 in Shandong province Qingdao City Peng Jia Tai community Patentee before: Qingdao Life Science and Technology Development Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20141022 Termination date: 20170907 |
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