CN108333495B - 一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法 - Google Patents

一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其通过测试接连有正常光伏组件接线盒正负两侧接线端口的电压U1以及I1，并通过分析U1及I1的实际测试数值和正常光伏组件电压输出U0和电流输出I0进行对比，进而判断出光伏组件接线盒内部旁路二极管是否正常工作以及非工作旁路二极管的具体数量；遮挡与相应旁路二极管并联的电池片同时，若接线盒两端输出电流I1在遮挡前后出现明显出现较大幅度减少，可判定与遮挡位置电池片并联的旁路二极管存在断路或击穿问题。此方法简单有效、测试判断可靠性强，在大批量生产过程中判断接线盒二极管工作状态成本较低且容易推广。

Description

一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法
技术领域
本发明涉及光伏组件检测技术领域，尤其涉及一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法。
背景技术
太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
根据《中国光伏产业发展路线图(2016版)》中提及在全球气候变暖和化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展光伏产业已成为世界各国的共识，据预测到2030年全球光伏累计装机量有望达到1721GW，截止2015年底，我国光伏发电量累计并网容量已达到4318万千瓦，成为世界光伏装机量第一。
在光伏组件生产过程中，接线盒起着光伏电能有效输出的重要作用，其主要作用是连接和保护太阳能光伏组件，传导光伏组件所产生的电流；光伏接线盒的旁路保护作用主要是通过接线盒内的旁路二极管来实现的，具体原理是，在电池片串列正常工作情况下，并联电池片串列两端的旁路二极管则处于不工作状态，无电流经过；而当电池片串列中有个别电池片无法正常工作时，如被遮挡而产生热斑效应，该电池片串列都将受到影响。
目前，中国组件制造商生产的组件很多都存在不少的质量问题和隐患，而其中很大一部分组件质量问题来自于接线盒自身的设计和品质，光伏接线盒内的旁路二极管能否正常工作将直接影响光伏组件的效率。
在旁路二极管安装入接线盒内的过程中，旁路二极管很可能会受到热冲击、机械应力、静电冲击等各种形式的破坏，致使安装前原本完好的旁路二极管在安装结束后却成为缺陷产品，使其在光伏组件上无法正常工作。
目前尚无有效、可行的检测方法来判断旁路二极管在安装之前或过程中是否已经失效，在批量生产过程中只能在接线盒安装完成后根据电站的实际使用情况来判断或更换损坏的旁路二极管，且在实际操作过程中无法直观的判断旁路二极管的工作状态并确定受损的旁路二极管数量和具体位置，从而给光伏组件工业化生产的产品质量可靠性带来挑战。
因此，有必要对光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态进行检测。
发明内容
本发明提出了一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，以有效地对光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态进行检测。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，包括：对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否短路；具体包括：
S11:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第一电压表和第一电流表，所述第一电压表和第一电流表相互串联；
S12：在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；
S13：读取所述第一电压表的电压值U1和第一电流表的电流值I1，并且与同规格正常工作光伏组件的输出电压U0和输出电流I0进行对比；
S14：若接线盒两端的电压值U1相对于输出电压U0下降，而电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中的旁路二极管存在短路情况。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S14还包括对旁路二极管的短路数量进行判断，具体为：假设旁路二极管的总数量为N个，若接线盒两端的电压值U1下降至组件正常输出电压U0的n/N，且电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中N个旁路二极管中的N-n个已经短路,其中，N和n均为正整数，且N≥n。
在本发明的一个实施例中，所述第一电压表的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
在本发明的一个实施例中，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的一种方式包括：
S21:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电流表；
S22:在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；读取第二电流表上的第一电流值I20；
S23:使用透光率差的黑色挡板遮挡与相应旁路二极管并联的电池片，模拟电池片异常的情况，引诱光伏组件接线盒的旁路二极管发挥应有的旁路作用；读取第二电流表上的第二电流值I21；
S24:将第二电流值I21与第一电流值I20进行比对，若第二电流值I21与第一电流值I20相比没有明显变化，则旁路二极管正常；若第二电流值I21相对于第一电流值I20出现大幅减小，则判定与黑色挡板遮挡的电池片并联的旁路二极管存在断路问题。
在本发明的一个实施例中，所述第二电流表的量程为0～15A，最小刻度为0.1A，基本误差为±2.5％。
在本发明的一个实施例中，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的另一种方式包括：
S31：在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电压表，用于测试各串联的旁路二极管的正向压降；同时在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接一能使电池片和旁路二极管均处于正向偏置的偏置电源，在偏置电源所在的支路上串联一限流可变电阻R；
S32：将光伏组件受光面使用不透光的黑布进行遮挡，避免电池片受到光照，使组件中的每个电池片等效为一个二极管；读取第二电压表显示的电压值，若遮挡后第二电压表显示的电压值明显增加，则旁路二极管存在断路；若遮挡后第二电压表显示的电压值基本不变，则旁路二极管没有断路。
在本发明的一个实施例中，所述偏置电源的电流范围为-10A～10A，频率响应范围为50Hz～200KHz,阻抗wL＜2KΩ。
在本发明的一个实施例中，所述限流可变电阻R的阻值范围0～100Ω；第二电压表的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，存在以下的优点和积极效果：
1)本发明提供的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，通过给组件输出端连接直流电压表、电流表、限流电阻、偏置电源等元器件测试光伏组件接线盒正负两侧接线端口的电压值以及电流值，并通过分析电压值以及电流值的实际测试数值和正常光伏组件电压输出值和电流输出值进行对比，进而判断出光伏组件接线盒内部旁路二极管是否正常工作以及非工作旁路二极管的具体异常类型和具体数量；此方法简单有效、测试判断可靠性强，在大批量生产过程中判断接线盒二极管工作状态成本较低且容易推广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测光伏组件接线盒中旁路二极管是否短路的示意图；
图2为本发明实施例提供的使用模拟测试法检测光伏组件接线盒中旁路二极管是否断路得示意图；
图3为本发明实施例提供的使用直接测试法检测光伏组件接线盒中旁路二极管是否断路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，如图1所示，本发明实施例提供了一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，包括：对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否短路；具体包括：
S11:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第一电压表31和第一电流表21，所述第一电压表31和第一电流表21相互串联；具体地，将光伏组件等效为如图1所示的由A～F所示的6个电池片串联组成的电路，其中每个电池片代表实物中(规格6串*10片)的10片(1串)光伏电池片，三个旁路二极管1代表光伏接线盒中的旁路二极管，每个旁路二极管1分别与2串光伏电池片相互并联。其中，第一电压表31和第一电流表21通过正负极相接后，第一电流表21的负极直接接入光伏组件接线盒的负极输出端，第一电压表31的正极接入光伏组件接线盒的正极输出端。
S12：在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；具体地，将光伏组件的受光面放置于电性能测试系统平台上，在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试。
S13：读取所述第一电压表31的电压值U1和第一电流表21的电流值I1，并且与同规格正常工作光伏组件的输出电压U0和输出电流I0进行对比；
S14：若接线盒两端的电压值U1相对于输出电压U0下降，而电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中的旁路二极管存在短路情况。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S14还包括对旁路二极管的短路数量进行判断，具体为：若U1＝2/3U0且I1＝I0，可以判断出光伏组件接线盒中的旁路二级管其中有1个已经出现短路而无法工作；若U1＝1/3U0且I1＝I0，可以判断出光伏组件接线盒中的旁路二级管其中有2个已经出现短路而无法工作；通常来讲，旁路二极管短路后相当于导体直接将与之并联的2串电池片短路，整个光伏组件的电压降会急剧下降而电流变化不大，通过光伏组件输出电压的下降比例并参考输出电流的变化情况，可准确判断出光伏二极管的短路情况。
当然，应该意识到，本实施例是以3个旁路二极管为例来进行说明，当旁路二极管的数量为其他值时，判断旁路二极管断路的数量的方式为：假设旁路二极管的总数量为N个，若接线盒两端的电压值U1下降至组件正常输出电压U0的n/N，且电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中N个旁路二极管中的N-n个已经短路,其中，N和n均为正整数，且N≥n。
在本发明的一个实施例中，所述第一电压表31的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
请继续参考图2，如图2所示，在本发明的一个实施例中，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的一种方式为模拟测试法，其包括：
S21:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电流表22；具体地，第二电流表22的正极直接接入光伏组件接线盒端的正极输出端，第二电流表22的负极接入光伏组件接线盒负极输出端；
S22:在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；读取第二电流表22上的第一电流值I20；具体地，将光伏组件受光面放置于电性能测试系统平台上，在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/m2的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；
S23:使用透光率差的黑色挡板4遮挡与相应旁路二极管并联的电池片，模拟电池片异常的情况，引诱光伏组件接线盒的旁路二极管发挥应有的旁路作用；读取第二电流表上的第二电流值I21；
S24:将第二电流值I21与第一电流值I20进行比对，若第二电流值I21与第一电流值I20相比没有明显变化，则旁路二极管1正常；若第二电流值I21相对于第一电流值I20出现大幅减小，则判定与黑色挡板4遮挡的电池片并联的旁路二极管存在断路问题。
在本发明的一个实施例中，所述第二电流表22的量程为0～15A，最小刻度为0.1A，基本误差为±2.5％。
请继续参考图3，如图3所示，在本发明的一个实施例中，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的另一种方式为直接测试法，其包括：
S31：在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电压表32，用于测试各串联的旁路二极管1的正向压降；同时在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接一能使电池片和旁路二极管均处于正向偏置的偏置电源5，在偏置电源所在的支路上串联一限流可变电阻R；
S32：将光伏组件受光面使用不透光的黑布进行遮挡，避免电池片受到光照，使组件中的每个电池片等效为一个二极管；读取第二电压表32显示的电压值，若遮挡后第二电压表32显示的电压值明显增加，则旁路二极管1存在断路；即：若其中有一个或两个二极管断路，将会有20个(两串)或40个(四串)电池片的等效二极管串连至回路中，所并接的第二电压表32的读数将明显增加，由此可判断旁路二极管已断路。若遮挡后第二电压32表显示的电压值基本不变，则旁路二极管1没有断路，在本实施例中，若第二电压表32的读数U3为三个二极管的正向压降Ud，即U3＝Ud，则旁路二极管1没有断路。
在本发明的一个实施例中，所述偏置电源5的电流范围为-10A～10A，频率响应范围为50Hz～200KHz,阻抗wL＜2KΩ。
在本发明的一个实施例中，所述限流可变电阻R的阻值范围0～100Ω；第二电压表32的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
综上所述，该方法用于检测光伏组件二极管的工作状态以及损坏类型和具体位置实用有效，具体操作简单方便，使用到的其它辅助工器具相对较少且测试判断准确性高，为光伏组件接线盒二极管的性能判定提供一种科学有效、便于工业化生产过程中实施的一种检测方法。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，包括：对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否短路；具体包括：
S11:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第一电压表和第一电流表，所述第一电压表和第一电流表相互串联；
S12：在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/㎡的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；
S13：读取所述第一电压表的电压值U1和第一电流表的电流值I1，并且与同规格正常工作光伏组件的输出电压U0和输出电流I0进行对比；
S14：若接线盒两端的电压值U1相对于输出电压U0下降，而电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中的旁路二极管存在短路情况。
2.如权利要求1所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，步骤S14还包括对旁路二极管的短路数量进行判断，具体为：假设旁路二极管的总数量为N个，若接线盒两端的电压值U1下降至组件正常输出电压U0的n/N，且电流值I1基本和输出电流I0保持一致，则可判定为光伏接线盒中N个旁路二极管中的N-n个已经短路,其中，N和n均为正整数，且N≥n。
3.如权利要求1或2所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，所述第一电压表的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
4.如权利要求1所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的一种方式包括：
S21:在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电流表；
S22:在光谱等级为AM1.5、测试温度为25±2℃、辐照强度为1000w/㎡的条件下对光伏组件的受光面进行功率测试；读取第二电流表上的第一电流值I20；
S23:使用透光率差的黑色挡板遮挡与相应旁路二极管并联的电池片，模拟电池片异常的情况，引诱光伏组件接线盒的旁路二极管发挥应有的旁路作用；读取第二电流表上的第二电流值I21；
S24:将第二电流值I21与第一电流值I20进行比对，若第二电流值I21与第一电流值I20相比没有明显变化，则旁路二极管正常；若第二电流值I21相对于第一电流值I20出现大幅减小，则判定与黑色挡板遮挡的电池片并联的旁路二极管存在断路问题。
5.如权利要求4所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，所述第二电流表的量程为0～15A，最小刻度为0.1A，基本误差为±2.5％。
6.如权利要求1所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，还包括对光伏组件接线盒的旁路二极管进行检测，以判断其是否断路；判断是否断路的另一种方式包括：
S31：在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接第二电压表，用于测试各串联的旁路二极管的正向压降；同时在光伏组件的正极输出端与负极输出端之间连接一能使电池片和旁路二极管均处于正向偏置的偏置电源，在偏置电源所在的支路上串联一限流可变电阻R；
S32：将光伏组件受光面使用不透光的黑布进行遮挡，避免电池片受到光照，使组件中的每个电池片等效为一个二极管；读取第二电压表显示的电压值，若遮挡后第二电压表显示的电压值明显增加，则旁路二极管存在断路；若遮挡后第二电压表显示的电压值基本不变，则旁路二极管没有断路。
7.如权利要求6所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，所述偏置电源的电流范围为-10A～10A，频率响应范围为50Hz～200KHz,阻抗wL＜2KΩ。
8.如权利要求6所述的光伏组件接线盒的旁路二极管工作状态检测方法，其特征在于，所述限流可变电阻R的阻值范围0～100Ω；第二电压表的量程为0～50V，最小刻度为0.5V，阻尼响应时间小于等于4s。
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