CN108802592A - 一种旁路二极管测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旁路二极管测试装置及测试方法，包括工控机、直流稳压源、高温环境箱和温度采集器，直流稳压源、高温环境箱和温度采集器分别与工控机连接，直流稳压源为待测太阳能组件提供稳压电流，待测太阳能组件放置在高温环境箱内，热电偶分别与待测太阳能组件表面及其内的每个旁路二极管连接，温度采集器与热电偶连接，每个旁路二极管两端引出电源线连接到示波器，直流稳压源与待测太阳能组件间还设置有电流脉冲信号发生器，通过工控机进行整体控制，自动化程度高，同时满足稳态试验法和瞬态试验法的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量技术领域，具体涉及一种旁路二极管的测试装置及测试方法。
背景技术
光伏发电装置通常有若干个光伏组件构成。光伏组件是根据所需的电压，由光伏发电单元组串联组成，而光伏发电单元组是由光伏发电单元串联组成。光伏组件在接收太阳能时，当部分光伏发电单元接收不到太阳能或者损坏的情况下，将呈现高功耗状态(“热斑效应”)，这种现象会消耗光伏组件的功率，严重的话甚至可能造成光伏组件的永久失效。
当光伏电池严重反向偏置时，用于保护光伏电池、防止其产生过高偏置电压的旁通二极管，将处于正向工作导通状态，其产生的大量热使二极管迅速升温，长时间运行也将产生可靠性问题。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，通常会在光伏组件两端反向并联一个旁路二极管，当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片产生的电流从二极管流出，不会因为某一片电池片出现问题，而产生发电电路不通的情况，当光伏电池严重反向偏置时，用于保护光伏电池、防止其产生过高偏置电压的旁通二极管，将处于正向工作导通状态，其产生的大量热使二极管迅速升温，若二极管结温上升并超过安全温度，二极管或接线盒装配会被破坏或功能参数产生变化，影响光伏组件整体寿命，因此，需要对旁路二极管的性能进行测试，光伏组件国际标准中对旁路二极管的测试提出稳态法和瞬态法两种方法，现有技术中采用不同的方法需要利用不同的试验平台，操作复杂，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集合稳态法与瞬态法测试平台与一体的一种旁路二极管测试装置，自动采集测试数据并生成测试记录，提升测试效率，节约劳动力。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旁路二极管测试装置，包括工控机、直流稳压源、高温环境箱和温度采集器，所述直流稳压源、高温环境箱和温度采集器分别与所述工控机连接，直流稳压源为待测太阳能组件提供稳压电流，待测太阳能组件放置在所述高温环境箱内，热电偶分别与待测太阳能组件表面及其内的每个旁路二极管连接，所述温度采集器与所述热电偶连接，每个旁路二极管两端引出电源线连接到示波器，直流稳压源与待测太阳能组件间还选择连接有电流脉冲信号发生器，通过工控机进行整体控制，自动化程度高，同时满足稳态试验法和瞬态试验法的要求。
作为优选的，所述直流稳压源与所述待测太阳能组件之间设置有取样电阻，进一步保证电流的稳定。
作为优选的，所述电流脉冲信号发生器的电流不大于20A，保证测试的安全及测试结果的准确。
作为优选的，所述旁路二极管通过继电器与所述示波器连接，通过切换可分时对多个旁路二极管进行测试，工作效率高。
作为优选的，所述电源的输入端设置有工业级电源滤波器，不影响其他设备的工作且不受外部电网噪声影响。
作为优选的，所述电源入口设置有漏电保护器和过流保护开关，保护操作人员和设备的安全性。
作为优选的，所述直流稳压源、高温环境箱、温度采集器、示波器和电流脉冲发生器通过串行口与所述工控机与通信连接，使得工控机与各设备之间的数据传送通畅。
本发明的一种旁路二极管测试装置，与现有技术相比的有益效果是：同时满足稳态试验法和瞬态试验法的要求，能够满足客户不停的试验需求，且自动化程度高。
一种旁路二极管的测试方法，包括如下步骤：热电偶分别连接待测太阳能组件表面和其内的每个旁路二极管，并放入高温环境箱内；工控机设置测试条件；温度采集器和示波器将测试结果上传至工控机；工控机根据测试条件和结果得出旁路二极管的结温，并将测试数据和结果通过文本输出。
进一步的，进行稳态试验时，所述测试条件包括待测太阳能组件标准温度、直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流以及测试时间，所述测试结果包括每个旁路二极管在测试条件的标准温度和电流环境下两端的压降及到达测试时间时，待测太阳能表面温度和每个旁路二极管的温度。
进一步的，进行瞬态试验时，所述测试条件包括多组待测太阳能组件测试温度、电流脉冲、待测太阳能组件标准温度、直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流以及测试时间，所述测试结果包括每个旁路二极管在测试条件的多个测试温度和电流脉冲环境下的多个压降以及每个旁路二极管在标准温度和电流环境下到达测试时间时的压降。
本发明的一种旁路二极管的测试方法与现有技术相比的有益效果是，自动化程度高，测试效率高。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，一种旁路二极管测试装置，包括工控机、直流稳压源、高温环境箱和温度采集器，所述直流稳压源、高温环境箱和温度采集器分别与所述工控机连接，工控机用于设置测试条件和接收测试数据，并对测试数据进行处理显示结果，待测太阳能组件放置在所述高温环境箱内，工控机将设定的温度发送给高温环境箱，热电偶分别与待测太阳能组件表面及其内的每个旁路二极管连接，以得出待测太阳能组件表面及每个旁路二极管温度，所述温度采集器与所述热电偶连接，温度采集器将热电偶采集的温度信号进行处理后传输给工控机，同时工控机实时接收温度采集器采集到的待测太阳能组件表面和其内旁路二极管的温度，工控机根据测试条件设置发送参数给直流稳压源调节输出电流，直流稳压源为待测太阳能组件提供稳压电流，为进一步保证电流的稳定，本发明优选在所述直流稳压源与所述待测太阳能组件之间设置有取样电阻，每个旁路二极管两端引出电源线连接到示波器，通过示波器读取旁路二极管两端的压降，所述直流稳压源、高温环境箱、温度采集器、示波器和电流脉冲发生器通过串行口与所述工控机与通信连接，使得工控机与各设备之间的数据传送通畅，直流稳压源与待测太阳能组件间还选择连接有电流脉冲信号发生器，根据测试需求选择是否连接，连接电流脉冲信号发生器能够通过直流稳压源及电流脉冲信号发生的配合实现标准要求的电流脉冲，得到瞬态条件下的压降，所述电流脉冲信号发生器的电流不大于20A，保证测试的安全及测试结果的准确，所述旁路二极管通过继电器与所述示波器连接，通过切换可分时对多个旁路二极管进行测试，为了不影响其他设备的工作，以及不受外部电网噪声影响，所述电源的输入端增设有工业级电源滤波器，所述电源入口设置有漏电保护器和过流保护开关保护操作人员和设备的安全性。
本发明的一种旁路二极管测试装置，能够通过一套设备完成稳态试验法和瞬态试验法两种方法，满足国际标准要求及客户的不同试验需要，通过工控机进行整体控制，自动化程度高。
本发明的一种旁路二极管测试方法，进行稳态试验时，包括如下步骤：热电偶分别连接待测太阳能组件表面和其内的每个旁路二极管，并放入高温环境箱内；工控机设置测试条件，包括设置待测太阳能组件标准温度至70-80℃，设置直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流大小为待测太阳能组件在标准测试条件下的短路电流Isc±2％，示波器采集测试结果即此时旁路二极管两端的压降UD并上传至工控机；工控机还设置测试时间为太阳能组件达到标准温度后持续1h，温度采集器采集的测试结果为到达测试时间时待测太阳能表面温度Tpanels和每个旁路二极管的温度Tcase并上传至工控机；工控机根据稳态试验法的测试条件和结果的降UD、Tpanels和Tcase，由稳态法的计算公式：Tj＝Tcase+RTHjc×UD×ID得出旁路二极管的结温，其中，RTHjc为热阻，最终工控机将测试数据和结果生成EXCEL或PDF文件并输出。
本发明的一种旁路二极管测试方法，进行瞬态试验时，包括如下步骤：热电偶分别连接待测太阳能组件表面和其内的每个旁路二极管，并放入高温环境箱内；工控机设置测试条件，所述测试条件包括多组待测太阳能组件测试温度、电流脉冲、待测太阳能组件标准温度、直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流以及测试时间，工控机控制高温环境箱将待测太阳能组件加热至测试温度为28-32℃；电流脉冲信号发生器与直流稳压源连接，工控机控制控制直流稳压源和电流脉冲信号发生器向待测太阳能组件施加一个脉冲为1ms、大小为标准测试条件下的短路电流Isc的电流脉冲，示波器采集测试结果即此时每个旁路二极管两端的压降UD1并上传至工控机；重复上一步骤，测得测试温度为48-52℃时的压降UD2并上传至工控机；重复上一步骤，测得测试温度为68-72℃时的压降UD3并上传至工控机；重复上一步骤，测得测试温度为88-92℃时的压降UD4并上传至工控机；工控机根据接收到的数据拟合出Tj和UD’的曲线函数；工控机控制高温环境箱将待测太阳能组件加热至标准温度为70-80℃；断开电流脉冲信号发生器，工控机控制直流稳压源直接向待测太阳能组件输入稳压电流，稳压电流大小为待测太阳能组件在标准测试环境下的短路电流Isc±2％，测试时间1h，到达测试时间后示波器采集测试结果即此时每个旁路二极管两端的压降UD’并上传至工控机；工控机根据UD’和拟合得出的曲线函数自动计算出旁路二极管的结温Tj’，最终工控机将测试数据和结果生成EXCEL或PDF文件并输出。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种旁路二极管测试装置，其特征在于，包括工控机、直流稳压源、高温环境箱和温度采集器，所述直流稳压源、高温环境箱和温度采集器分别与所述工控机连接，直流稳压源为待测太阳能组件提供稳压电流，待测太阳能组件放置在所述高温环境箱内，热电偶分别与待测太阳能组件表面及其内的每个旁路二极管连接，所述温度采集器与所述热电偶连接，每个旁路二极管两端引出电源线连接到示波器，直流稳压源与待测太阳能组件间还选择连接有电流脉冲信号发生器。
2.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述直流稳压源与所述待测太阳能组件之间设置有取样电阻。
3.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述电流脉冲信号发生器的电流不大于20A。
4.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述旁路二极管通过继电器与所述示波器连接。
5.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述电源的输入端设置有工业级电源滤波器。
6.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述电源入口设置有漏电保护器和过流保护开关。
7.如权利要求1所述的一种旁路二极管测试装置，其特征在于，所述直流稳压源、高温环境箱、温度采集器、示波器以及电流脉冲发生器通过串行口与所述工控机与通信连接。
8.一种采用如权利要求1所述旁路二极管测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：热电偶分别连接待测太阳能组件表面和其内的每个旁路二极管，并放入高温环境箱内；工控机设置测试条件；温度采集器和示波器将测试结果上传至工控机；工控机根据测试条件和结果得出旁路二极管的结温，并将测试数据和结果通过文本输出。
9.如权利要求8所述的旁路二极管测试装置的测试方法，其特征在于，所述测试条件包括待测太阳能组件标准温度、直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流以及测试时间，所述测试结果包括每个旁路二极管在测试条件的标准温度和电流环境下两端的压降及到达测试时间时，待测太阳能表面温度和每个旁路二极管的温度。
10.如权利要求8所述的旁路二极管测试装置的测试方法，其特征在于，所述测试条件包括多组待测太阳能组件测试温度、电流脉冲、待测太阳能组件标准温度、直流稳压源向待测太阳能组件输入的稳压电流以及测试时间，所述测试结果包括每个旁路二极管在测试条件的多个测试温度和电流脉冲环境下的多个压降以及每个旁路二极管在标准温度和电流环境下到达测试时间时的压降。
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