CN109342948A - 便携式太阳能电池组件性能检测比较仪 - Google Patents
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Abstract
一种便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，包括：辅助电源模块、主电路、检测模块、控制模块、负载模块、输出模块；将待检测光伏板产生的电能通过主电路处理后输出给负载模块；检测模块连接至主电路，对主电路中的电流、电压信号进行采样，并输出给控制模块进行数据处理；控制模块连接输出模块，对电流、电压信号数据进行显示输出和数据传输；辅助电源模块连接主电路，为检测模块、控制模块、输出模块提供工作电源；能够同时对多个光伏电池板进行性能好坏的对比检测，通过液晶屏绘制参数曲线、方便携带和现场操作。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池板阵列性能及故障检测领域，具体涉及一种基于DC-DC变换器的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪。
背景技术
随着居民用电量的增加，加之人们对生活环境的要求越来越高，新能源发电领域逐渐兴起。光伏发电作为新能源发电行业的代表其技术的关键元件是太阳能光伏电池。光伏发电厂由光伏阵列组成，随着使用时间的增加和周围恶劣环境的影响难免会有部分光伏板出现故障，但是光伏板大部分被水泥墩固定，很难拆除带走检测，而且一一拆除不仅仅耗费人力财力，也对发电系统造成了影响。因此，需要利用太阳能电池组件性能检测仪对其进行性能好坏的检测。
市场上已存在的太阳能电池组件测试仪大多数是对刚生产出厂的成品电池板进行合格测试的装置，即太阳电池生产的最终测试设备，专门用于太阳能单晶硅、多晶硅、非晶硅电池组件的电性能测试。例如中国专利CN202393874U公开的一种太阳能电池板测试设备；中国专利CN203587619U公开的一种太阳能电池板测试箱；中国专利CN206411142U公开的一种太阳能电池板测试箱；中国专利CN206060683U公开的一种新型太阳能电池板测试装置，都适用于太阳能电池生产出厂的测试。另外，中国专利CN202651422U公开的一种太阳能电池板测试连接器和中国专利CN203734008U公开的一种太阳能电池板电池连接器，是用于实现太阳能电池板在进行测试时与测试设备之间的连接。
综上所述，要解决光伏发电厂光伏阵列里光伏电池的性能好坏测试，还需要有专门的现场检测仪，并且还需要考虑携带与测试方便的问题。因此，有必要研制一种便携式的太阳能电池组件性能检测比较仪。
发明内容
本发明提供一种基于DC-DC变换器的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，该设备能够在无外接电源的情况下，对三块太阳能电池板进行性能检测，并根据测试结果在液晶触屏上绘制电压-时间，电流-时间曲线，同时根据预先设定的判据对三块太阳能电池板的性能进行对比和评判，找出故障的太阳能电池板。
本发明采取的技术方案为：
一种便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，包括：辅助电源模块、主电路、检测模块、控制模块、负载模块、输出模块；其特征在于，待检测光伏板连接主电路，主电路连接至负载模块，将待检测光伏板产生的电能通过主电路处理后输出给负载模块；检测模块连接至主电路，对主电路中的电流、电压信号进行采样，并输出给控制模块进行数据处理；控制模块连接输出模块，对电流、电压信号数据进行显示输出和数据传输；辅助电源模块连接主电路，为检测模块、控制模块、输出模块提供工作电源。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1)能够同时对光伏阵列中的三个光伏电池板进行性能好坏的对比检测。
2)能够检测光伏阵列中三个电池板的输出电压、输出电流和输出功率。
3)能够将检测的电池板的输出电压、输出电流和输出功率在液晶屏上显示出来，并绘制U-t、I-t曲线。
4)能够通过将液晶屏上绘制的U-t、I-t曲线通过USB接口进行保存导出，并能存储成图片或者数据等多种格式。
5)带有测试连接时的防反接电路，从而避免了因用户的失误将输入电源接反导致光伏板和检测仪的烧坏。
7)由于内部只有部分元器件构成，因此其体积可以做的很小，可以方便的携带。
附图说明
图1是便携式太阳能电池组件性能检测比较仪电路示意图；
图2是主电路结构框图；
图3是辅助电源结构框图；
图4是检测电路结构框图；
图5是负载电路结构示意图；
图6是输出模块结构框图；
图7是采用BUCK电路的实施例；
图8是便携式太阳能电池组件性能检测比较仪正面图；
图9是便携式太阳能电池组件性能检测比较仪背面图；
图10是便携式太阳能电池组件性能检测比较仪立体图；
附图中，各标号所代表的部件：
1、待检测光伏板；2、辅助电源模块；3、主电路；4、检测模块；5、控制模块；6、负载模块；7、风扇；8、输出模块；201、防回流二极管；202、稳压电容；203、辅助电源电路；204、±15V电源；205、5V电源；206、3.3V电源；301、304、307防反接电路；302、305、308滤波电路；303、306、309、DC/DC变换器；401、402、403、电流检测电路；404、405、406、电压检测电路；601、超级电容；602、放电电阻；603、防环流二极管；604、放电控制开关管；801、液晶触摸屏；802、USB数据导出接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。所描述的实施例只是本发明一部分实施例，不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的基于DC-DC变换器的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪的电路示意图。如图1所示，所述基于DC-DC变换器的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，包括：辅助电源模块、主电路、检测模块、控制模块、负载模块、风扇、输出模块。待检测光伏板通过主电路连接至负载模块，将待检测光伏板产生的电能通过主电路处理后输出给负载模块。检测模块连接至主电路，对主电路中的电流、电压信号进行采样，并输出给控制模块进行数据处理；控制模块连接输出模块，对电流、电压信号数据进行显示输出和数据传输。辅助电源模块连接主电路，为检测模块、控制模块、输出模块提供工作电源。
图2是主电路结构框图；主电路中设有三个检测支路，同时将三块太阳能电池板连接，一起进行测试和比较的性能检测，能够同时对光伏阵列中的三个光伏电池板进行性能好坏的对比检测。每一检测支路由整流电路(防反接电路)、滤波电路、DC-DC变换器连接构成。其中，太阳能电池板与整流电路相连，整流电路经滤波电路连接至DC-DC变换器。
为了避免因使用者误操作可能造成的故障，在太阳能板接入设备时先使其与整流电路(防反接电路)相连，保证即使实际使用过程中，设备使用者出现了将太阳能电池板接入设备时正负极接反了的情况，依旧能保证设备内部不会出现短路等问题，保障设备安全。
每个接入的太阳能电池板单独与DC-DC变换器及配套电路成组再接到同一负载上。每个太阳能电池板与单独一套整流电路、滤波电路、DC-DC变换器成组，每组的DC-DC变换器输出均通过二极管连接至同一个负载上，负载上设置同一传感器检测数据，在减少成本的同时保证太阳能电池板之间不会因为连接至同一负载而造成环流现象，同时中央控制器连接控制各DC-DC变换器，通过中央控制器对DC-DC变换器控制容易实现对三个太阳能电池板分别进行测试的调度功能。
图3是辅助电源结构框图；将接入设备的三块太阳能电池板分别经二极管接入辅助电源，在三块太阳能电池板不会彼此短路的前提下，由太阳能电池板提供中央控制器的供电，使设备不须要外接电源，便于携带；辅助电源可分别输出15V、5V和3.3V电压，连接至不同电路模块使用。
图4是检测电路结构框图；其中包括三路电流检测电路和三路电压检测电路，分别接入主电路三个检测支路的滤波电路之前，对三个检测支部的电流、电压信号进行采样，并输出给控制电路。其中电压检测电路连接辅助电源的5V输出，电流检测电路连接辅助电源的1V输出。
图5是负载电路结构示意图；系统中设置一个负载模块，负载模块采用RC电路，由超级电容C和放电电阻R构成，放电电阻R并联一防环流二极管；电路中设置放电控制开关管Q，连接控制电路对其进行通断控制。
负载模块连接有传感器，传感器测量负载两端电压与流经负载的电流，中央控制器获得传感器的测量结果。其中，将太阳能板与负载相连，通过中央控制器控制每一检测支路中DC-DC变换器和负载模块中控制开关管Q，针对每一支路测量电流和电压随时间的变化是测试的核心过程，传感器实现数据获取，中央控制器完成3组太阳能板及其配套电路的测试调度及数据读取和分析。
由于测试过程中，存在太阳能电池板对负载中的电容进行充电的过程，部分太阳能电池板的能量转移到了电容上。为了对这部分转移的能量进行充分利用，采用了将电阻电容负载的内部连接设计为电阻与电容并联，并且整个负载与风扇并联。在测试过程中风扇从负载获取能量，对整个系统吹风散热，保证设备不会因为过热产生故障，从而实现了对电容上的能量的充分利用。
图6是输出模块结构框图；中央控制器连接液晶屏和USB接口，液晶屏提供数据绘图后的曲线显示，USB接口提供数据的传输存储。
图7为DC-DC变换器采用BUCK电路进行设计的实施例。如图7所示，每块太阳能电池板均与配套的整流电路相连，经LC滤波电路接入BUCK电路。三个BUCK电路的输出经二极管连接至同一个电阻电容并联的负载，并与风扇并联。同时，三块太阳能电池板分别经二极管连接至与电容并联的辅助电源电路，辅助电源电路的输出为中央控制器供电。中央控制器获取测量负载两端电压及流经电流的传感器的测量结果，进行计算和分析，根据预先设定的判据判断三块太阳能电池板中是否存在故障、以及如果故障，是哪一块板发生了故障，其判定结果与由测试结果绘制的i-u曲线由与中央控制器连接的液晶触屏进行显示，液晶触屏下方的USB接口提供数据的外设存储。
图8-图10为便携式太阳能电池组件性能检测比较仪的外观示意图。如图所述，设备外观的正面是液晶触屏，触屏下方设置了USB接口；设备外观的背面是输入端与风扇，风扇作为散热的重要手段，考虑到实际功能以及美观问题，设置在设备背面，而输入端分别有3组，每组分别对应一块太阳能电池板的正负极。
本发明实施例通过中央控制器对三组DC-DC变换器的管理和调度，控制三个太阳能电池板先后进行性能测试，使得太阳能电池板的故障检测精度大大上升，精确到具体某一块太阳能板，并通过整流模块及多处二极管的使用，保证测试过程中太阳能电池板和测试设备的安全可靠。液晶触屏、USB接口和中央控制器共同实现了测试曲线及判定结果的显示和存储。辅助电源电路使设备无须外接电源。三组太阳能电池板共用同一负载进行测试的电路设计实现测试设备集成化，便于携带和实地测试。
以上对本发明所述的基于DC-DC变换器的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪进行了详细介绍，并结合具体实施例对本发明进行了进一步阐述。必须指出，以上实施例的说明不用于限制而只是用于帮助理解本发明的核心思想，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明进行的任何改进以及与本产品等同的替代方案(如使用其他类型的DC-DC变换器替代图2中的BUCK电路设计的DC-DC变换器)，也属于本发明权利要求的保护范围。
对所公开的实施例的上述说明，仅用于本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现，因此本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创新点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，包括：辅助电源模块、主电路、检测模块、控制模块、负载模块、输出模块；其特征在于，待检测光伏板连接主电路，主电路连接至负载模块，将待检测光伏板产生的电能通过主电路处理后输出给负载模块；检测模块连接至主电路，对主电路中的电流、电压信号进行采样，并输出给控制模块进行数据处理；控制模块连接输出模块，对电流、电压信号数据进行显示输出和数据传输；辅助电源模块连接主电路，为检测模块、控制模块、输出模块提供工作电源。
2.根据权利要求书1所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：主电路中设有多个检测支路；每一检测支路由整流电路、滤波电路、DC-DC变换器连接构成；其中，待检测光伏板与整流电路相连，整流电路经滤波电路连接至DC-DC变换器。
3.根据权利要求书2所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：多块待检测光伏板分别经二极管接入辅助电源；辅助电源分别输出不同电压，连接至不同电路模块使用。
4.根据权利要求书2所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：每一检测支路具有对应的电流检测电路和电压检测电路，分别接入各检测支路，对检测支部的电流、电压信号进行采样，并输出给控制模块。
5.根据权利要求书4所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：每一检测支路对应的电流检测电路和电压检测电路，分别接入各检测支路的滤波电路之前、整流电路之后。
6.根据权利要求书2所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：设置一个负载模块，负载模块采用RC电路，由电容C和放电电阻R构成，放电电阻R并联一防环流二极管；负载模块中设置放电控制开关管Q，连接控制模块对其进行通断控制。
7.根据权利要求书6所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：负载模块连接有传感器，传感器测量负载模块两端电压与流经负载的电流，控制模块获得传感器的测量结果；通过控制模块控制每一检测支路中DC-DC变换器和负载模块中控制开关管Q，控制模块完成多块待检测光伏板及其配套电路的测试调度及数据读取和分析。
8.根据权利要求书6所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：负载模块内部为电阻与电容并联，负载模块并联一风扇，风扇从负载模块获取电能。
9.根据权利要求书1所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：输出模块包括液晶屏和USB接口，液晶屏提供数据绘图后的曲线显示，USB接口提供数据的传输存储。
10.根据权利要求书2所述的便携式太阳能电池组件性能检测比较仪，其特征在于：DC-DC变换器采用BUCK电路。
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