CN107152999B - 太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法 - Google Patents

太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，该方法还包括如下处理步骤，步骤1：将探测器正对太阳模拟器的发光面，采集太阳模拟器辐照度强度变化信号；步骤2：在测试点连续测量若干次，获得各次测量的测量值，通过测量值计算获得太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度；步骤3：测量计算太阳模拟器辐照度不均匀度B类评定的不确定度；步骤4：将A类评定标准不确定度与B类评定的不确定度计算合成标准不确定度及相对扩展不确定度。本发明通过探测器和数据采集系统对太阳模拟器辐照进行数据采集，并且通过对各测量设备及太阳模拟器的不确定度进行测量计算，可有效提高测量太阳模拟器辐照度的精准度。

Description

太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法。
背景技术
太阳模拟器是模拟自然太阳光谱和辐照度的一种光源设备，通常由光源和电源、光学部件和滤光片、控制操作系统、电子负载箱等组成。与真实太阳相比，太阳模拟器具有稳定性强、不受天气变化影响等优点。其普遍应用于太阳电池电性能测试、光老化实验、热斑耐久实验等项目。另外，在其他领域，如：卫星的热平衡试验、植物发育和良种培育、材料的耐辐照老化和高分子的固化测试等也有广泛应用。
目前，在光伏发电系统中光伏组件是最为核心的发电单元，其光电转换特性，如短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、最大功率(Pmax)、转换效率(η)、填充因子(FF)等，是最为关键的性能指标。而且，最大功率参数还是贸易流通的结算单元和光伏电站设计评估的最关键量值。光伏组件光电转换特性的测量准确性直接影响到光伏企业的经济效益和光伏电站的实际运营。目前光伏组件的光电性能测量基本都是基于太阳模拟器代替真实太阳进行模拟照射。从而对太阳模拟器辐照度进行高精度的测量有着极为重要的意义。然而在测量过程中，不可避免的会受到重复性误差、测量设备误差的影响，所以对太阳模拟器辐照度不均匀度校准可以更精确的对太阳模拟器辐照度进行测量确定。
发明内容
本发明的目的是，提供一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，可有效提高测量太阳模拟器辐照度的精准度。
为实现该目的，提供了一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，涉及到探测器、电压电流测量设备和数据采集系统，该方法还包括如下处理步骤，
步骤1：将探测器正对太阳模拟器的发光面，采集太阳模拟器辐照度强度变化信号；
步骤2：在测试点连续测量若干次，获得各次测量的测量值，通过测量值计算获得太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度；
步骤3：测量计算太阳模拟器辐照度不均匀度B类评定的不确定度，包括探测器不稳定度引入的不确定度，太阳模拟器引入的不确定度，数据采集系统引起的不确定度；
步骤4：将A类评定标准不确定度与B类评定的不确定度计算合成标准不确定度及相对扩展不确定度。
优选地，在步骤1中，将探测器正对太阳模拟器的发光面后，通过数据采集系统采集太阳模拟器辐照下探测器的短路电流经I-V转换后的信号，从而实现采集太阳模拟器辐照度强度变化信号。
优选地，在步骤2中，通过测试点的电压测试值计算太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度，计算式为，
其中，Vi为测试点电压测试值，为测试点电压测试值的平均值，uA为A类评定标准不确定度分量，uArel为A类评定标准不确定度。
优选地，在步骤3中，所述探测器不稳定度引入的不确定度通过将探测器放置于高稳定度光源下，稳定设定的时间后，测量探测器输出信号并且根据测量的最大电流和最小电流通过计算获得，计算公式为，
u1rel＝(Imax–Imin)/(Imax+Imin)×100％，
其中，Imax为最大电流，Imin为最小电流，u1rel为探测器不稳定度引入的不确定度。
优选地，在步骤3中，所述太阳模拟器引入的不确定度根据太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度计算获得，计算公式为，
u2rel＝U'rel/k，
其中，U'rel为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度，k为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度的包含因子，u2rel为太阳模拟器引入的不确定度。
优选地，在步骤3中，所述数据采集系统引起的不确定度根据数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，按矩形分布计算获得，计算公式为，
其中，U3为数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，u3rel为数据采集系统引起的不确定度。
优选地，在步骤4中，所述标准不确定度的计算公式为，
其中，ucrel标准不确定度。
优选地，所述相对扩展不确定度的计算公式为，
Urel＝ucrel*k，
其中，Urel为相对扩展不确定度。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过探测器和数据采集系统对太阳模拟器辐照进行数据采集，并且通过对各测量设备及太阳模拟器的不确定度进行测量计算，可有效提高测量太阳模拟器辐照度的精准度。通过本发明还可以测量探测器的不确定度并且能够通过准确的测量测量探测器不同点重复性测量造成的不确定度。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
如图1所示，本发明提供了一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，涉及到探测器、电压电流测量设备和数据采集系统，其特征在于，该方法还包括如下处理步骤，
步骤1：将探测器正对太阳模拟器的发光面，采集太阳模拟器辐照度强度变化信号；
步骤2：在测试点连续测量若干次，获得各次测量的测量值，通过测量值计算获得太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度；
步骤3：测量计算太阳模拟器辐照度不均匀度B类评定的不确定度，包括探测器不稳定度引入的不确定度，太阳模拟器引入的不确定度，数据采集系统引起的不确定度；
步骤4：将A类评定标准不确定度与B类评定的不确定度计算合成标准不确定度及相对扩展不确定度。标准不确定度的计算公式为，
相对扩展不确定度的计算公式为，
Urel＝ucrel*k，
其中，ucrel标准不确定度，Urel为相对扩展不确定度。
在步骤1中，将探测器正对太阳模拟器的发光面后，通过数据采集系统采集太阳模拟器辐照下探测器的短路电流经I-V转换后的信号，从而实现采集太阳模拟器辐照度强度变化信号。
在本实施例中，探测器为硅电池板，规格：125mm×125mm，2.6W。数据采集系统测量范围200mV～80V。
在步骤2中，通过测试点的电压测试值计算太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度，计算式为，
其中，Vi为测试点电压测试值，为测试点电压测试值的平均值，uA为A类评定标准不确定度分量，uArel为A类评定标准不确定度。
在本实施例中，太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度uArel主要来源于太阳模拟器在某一时间内辐照度的重复性以及区域划分与检测器几何尺寸不一致的测量重复性。
在步骤3中，探测器不稳定度引入的不确定度通过将探测器放置于高稳定度光源下，稳定设定的30分钟后，测量探测器输出信号并且根据测量的最大电流和最小电流通过计算获得，计算公式为，
u1rel＝(Imax–Imin)/(Imax+Imin)×100％，
其中，Imax为最大电流，Imin为最小电流，u1rel为探测器不稳定度引入的不确定度。
在步骤3中，太阳模拟器引入的不确定度根据太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度计算获得，计算公式为，
u2rel＝U'rel/k，
其中，U'rel为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度，k为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度的包含因子，u2rel为太阳模拟器引入的不确定度。
在步骤3中，数据采集系统引起的不确定度根据数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，按矩形分布计算获得，计算公式为，
其中，U3为数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，u3rel为数据采集系统引起的不确定度。
本实施例的工作流程：在温度变化不大于10℃，湿度≤80％RH的条件下，将探测器正对太阳模拟器的发光面，通过数据采集系统采集太阳模拟器辐照下探测器的短路电流经I-V转换后的信号，采集太阳模拟器辐照度强度变化信号；在测试点连续测量10次，获得各次测量的电压值，通过电压值计算获得太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度；通过将探测器放置于高稳定度光源下，稳定30分钟后，测量探测器输出信号并且根据测量的最大电流和最小电流通过计算获得探测器不稳定度引入的不确定度；根据太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度计算获得太阳模拟器引入的不确定度；根据数据采集系统检定/校准证书的标定精确度，按矩形分布计算获得数据采集系统引起的不确定度；然后通过过将A类评定标准不确定度、探测器不稳定度引入的不确定度、太阳模拟器引入的不确定度和采集系统引起的不确定度进行计算获得标准不确定度及相对扩展不确定度。
通过本发明可有效提高测量太阳模拟器辐照度的精准度。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (8)

1.一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，涉及到探测器、电压电流测量设备和数据采集系统，其特征在于，该方法还包括如下处理步骤，
步骤1：将探测器正对太阳模拟器的发光面，采集太阳模拟器辐照度强度变化信号；
步骤2：在测试点连续测量若干次，获得各次测量的测量值，通过测量值计算获得太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度；
步骤3：测量计算太阳模拟器辐照度不均匀度B类评定的不确定度，包括探测器不稳定度引入的不确定度，太阳模拟器引入的不确定度，数据采集系统引起的不确定度；
步骤4：将A类评定标准不确定度与B类评定的不确定度计算合成标准不确定度及相对扩展不确定度。
2.根据权利要求1所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤1中，将探测器正对太阳模拟器的发光面后，通过数据采集系统采集太阳模拟器辐照下探测器的短路电流经I-V转换后的信号，从而实现采集太阳模拟器辐照度强度变化信号。
3.根据权利要求1所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤2中，通过测试点的电压测试值计算太阳模拟器辐照不均匀度的A类评定标准不确定度，计算式为，
其中，Vi为测试点电压测试值，为测试点电压测试值的平均值，uA为A类评定标准不确定度分量，uArel为A类评定标准不确定度。
4.根据权利要求3所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤3中，所述探测器不稳定度引入的不确定度通过将探测器放置于高稳定度光源下，稳定设定的时间后，测量探测器输出信号并且根据测量的最大电流和最小电流通过计算获得，计算公式为，
u1rel＝(Imax–Imin)/(Imax+Imin)×100％，
其中，Imax为最大电流，Imin为最小电流，u1rel为探测器不稳定度引入的不确定度。
5.根据权利要求4所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤3中，所述太阳模拟器引入的不确定度根据太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度计算获得，计算公式为，
u2rel＝U'rel/k，
其中，U'rel为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度，k为太阳模拟器检定/校准证书的校准不确定度的包含因子，u2rel为太阳模拟器引入的不确定度。
6.根据权利要求5所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤3中，所述数据采集系统引起的不确定度根据数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，按矩形分布计算获得，计算公式为，
其中，U3为数据采集系统检定/校准证书的校准精确度，u3rel为数据采集系统引起的不确定度。
7.根据权利要求6所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：在步骤4中，所述标准不确定度的计算公式为，
其中，ucrel标准不确定度。
8.根据权利要求7所述的一种太阳模拟器辐照度不均匀度校准方法，其特征在于：所述相对扩展不确定度的计算公式为，
Urel＝ucrel*k，
其中，Urel为相对扩展不确定度。
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