CN110391784A - 一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统，其中该装置包括直流电源、薄膜光伏组件、监测电路、处理器：其中，直流电源的正极输出端与薄膜光伏组件的正极相连、薄膜光伏组件的负极与监测电路的第一端相连、监测电路的第二端与直流电源的负极输出端相连；监测电路用于获取流经薄膜光伏组件的电流值，得到监测信号，监测信号为电流值与大于1的预设系数的乘积；处理器与监测电路相连，用于根据监测信号实现对薄膜光伏组件的电连续性的监测。本申请公开的上述技术方案，通过监测电路将电流值放大，得到监测信号，通过监测信号实现对薄膜光伏组件的不间断连续监测，以降低对电流的精确度要求和对直流电源的要求，并降低监测成本。

Description

一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统

技术领域

本发明涉及光伏组件监测技术领域，更具体地说，涉及一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统。

背景技术

光伏组件是太阳能光伏系统的重要组成部分之一，其产品质量对太阳能光伏发电系统的运行具有重要的影响，因此，为了保证光伏组件的质量，则需要按照一定的标准(例如：IEC61215标准和IEC61646标准)对光伏组件进行一系列试验，以对光伏组件的性能进行监测。在对光伏组件进行高低温循环试验、湿冻试验、机械载荷试验等试验的过程中，需要对光伏组件内部的电连续性进行监测，以此来判断光伏组件在实际应用环境中的可靠性。

在对光伏组件进行电连续性监测的过程中，光伏组件相当于二极管。在一定的外加电压下，光伏组件处于导通状态，此时，根据光伏组件的伏安特性曲线可以获知外加电压所对应的电流值，可以通过该电流值的变化情况判断光伏组件的电连续性。因此，则可以通过外加直流电源来对光伏组件的电连续性进行监测，具体做法为：直流电源的正极输出端连接光伏组件的正极，直流电源的负极输出端连接光伏组件的负极，利用直流电源为光伏组件提供持续的电流。通过监测电路中电流的变化情况即可判断光伏组件内部电路是否出现问题，例如：若监测到电流几乎为零，则表明光伏组件内部出现断路。

对于晶硅光伏组件而言，由于其属于低电压(通常为几伏)、大电流(通常为几安)类型，故容易找到合适的直流电源(0-50V，0-5A)来提供监测所用的电流，其电连续性监测原理图如图1所示，通过监测I_c的变化来判断晶硅光伏组件内部电路是否出现问题。但是对于薄膜光伏组件而言，由于其属于高电压(通常大于100V)、小电流(通常只有几毫安)类型，这就使得直流电源的输出电压要达到100V以上，并且输出电流只有几毫安，但目前几乎没有这种既满足高电压输出，同时电流监测(回读)精确度在毫安级的直流电源，并且常规的电流监测仪也很难满足毫安级的精度要求。

综上所述，如何对薄膜光伏组件进行电连续性监测是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统，以对薄膜光伏组件进行电连续性监测。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，包括直流电源、薄膜光伏组件、监测电路、处理器：

其中，所述直流电源的正极输出端与所述薄膜光伏组件的正极相连、所述薄膜光伏组件的负极与所述监测电路的第一端相连、所述监测电路的第二端与所述直流电源的负极输出端相连；

所述监测电路用于获取流经所述薄膜光伏组件的电流值，得到监测信号，所述监测信号为所述电流值与预设系数的乘积，所述预设系数大于1；

所述处理器与所述监测电路相连，用于根据所述监测信号实现对所述薄膜光伏组件的电连续性的监测。

优选的，所述监测电路包括：

分别与所述薄膜光伏组件的负极、所述直流电源的负极输出端相连的电阻器；

分别与所述电阻器的第一端和第二端相连的电压采集器。

优选的，所述电阻器为可变电阻器。

优选的，还包括：

与所述薄膜光伏组件相连、用于测量所述薄膜光伏组件的温度的温度测量仪；

分别与所述温度测量仪以及所述处理器相连、用于采集所述温度测量仪所测量到的温度，并将采集到的温度发送至所述处理器的温度采集器。

优选的，所述温度测量仪具体为热电偶。

优选的，还包括：

与所述处理器相连、用于当接收的电压和/或温度不在预设范围内时，发出警报的报警装置。

一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统，包括多个如上述任一项所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置。

优选的，还包括：

与每个所述薄膜光伏组件的电连续性监测装置相连、用于进行连续供电的不间断电源。

本发明提供了一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置及系统，其中该电连续性监测装置包括直流电源、薄膜光伏组件、监测电路、处理器：其中，直流电源的正极输出端与薄膜光伏组件的正极相连、薄膜光伏组件的负极与监测电路的第一端相连、监测电路的第二端与直流电源的负极输出端相连；监测电路用于获取流经薄膜光伏组件的电流值，得到监测信号，监测信号为电流值与预设系数的乘积，预设系数大于1；处理器与监测电路相连，用于根据监测信号实现对薄膜光伏组件的电连续性的监测。

本申请公开的上述技术方案，直流电源、薄膜光伏组件、监测电路三者相串联，监测电路可以获取流经薄膜光伏组件的电流值，并得到监测信号，其中，监测信号为大于1的预设系数与电流值的乘积，由与监测电路相连的处理器根据监测信号来对薄膜光伏组件的电连续性进行监测，也就是说，通过监测电路将电流值进行放大，得到监测信号，通过监测信号实现对薄膜光伏组件的电连续性的不间断连续监测，这种监测方式不仅可以降低对电流的精确度要求，从而降低对直流电源的要求，而且还可以降低监测所需的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为晶硅光伏组件的电连续性监测原理图；

图2为本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置的第一种具体实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统的一具体实施例的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统的一具体实施例的框架示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置的结构示意图，可以包括直流电源1、薄膜光伏组件2、监测电路3、处理器4：

其中，直流电源1的正极输出端与薄膜光伏组件2的正极相连、薄膜光伏组件2的负极与监测电路3的第一端相连、监测电路3的第二端与直流电源1的负极输出端相连；

监测电路3用于获取流经薄膜光伏组件2的电流值，得到监测信号，监测信号为电流值与预设系数的乘积，预设系数大于1；

处理器4与监测电路3相连，用于根据监测信号实现对薄膜光伏组件2的电连续性的监测。

薄膜光伏组件的电连续性监测装置可以包括直流电源1、薄膜光伏组件2、监测电路3、处理器4。其中，直流电源1的正极输出端与薄膜光伏组件2的正极相连、薄膜光伏组件2的负极与监测电路3的第一端相连、监测电路3的第二端与直流电源1的负极输出端相连。当然，也可以将监测电路3设置在直流电源1的正极输出端与薄膜光伏组件2的正极之间。其中，处理器4可以为内部包含监控软件的计算机等，并且处理器4还可以与直流电源1相连，以便于内部的监控软件可以对直流电源1的输出情况进行监测。

在薄膜光伏组件2承受各种试验的过程中，为了对薄膜光伏组件2内部线路是否连续进行监测，则通过直流电源1让薄膜光伏组件2处于正向导通的状态。

考虑到薄膜光伏组件2属于高电压、低电流类型，也即正向导通后所产生的电流比较小，精确度比较低，不便于监测，则可以通过监测电路3实时获取流经薄膜光伏组件2的电流值，并根据获取的电流值得到监测信号，所得到的监测信号为大于1的预设系数与电流值的乘积。其中，预设系数的数值可以根据电流值的大小、监测仪器所能达到的精确度来设置，也可以根据用户的测试需求来进行设置。

与监测电路3相连的处理器4在得到监测信号后，可以根据监测信号实现对薄膜光伏组件2的电连续性的监测，以判断薄膜光伏组件2内部线路是否连续，并且处理器4还可以对得到的监测信号进行保存，以便于后续的分析和查看。其判断过程具体可以为：结合实际情况或循环试验预先设定一个监测阈值，将监测信号与监测阈值进行比较，以判断薄膜光伏组件2的内部线路是否出现问题。例如：若监测信号小于监测阈值，则处理器4可以判定薄膜光伏组件2的内部出现了断路；若监测信号不小于监测阈值，则可以判定薄膜光伏组件2的内部是连续的。

通过这种监测方式，直流电源1只需满足所提供的电压能够大于薄膜光伏组件2的导通电压即可，因此，可以降低对直流电源1的要求，并且这种监测方式不需要通过昂贵的仪器以及复杂的结构设计来实现，从而可以简化监测结构，降低监测成本。

本申请公开的上述技术方案，直流电源、薄膜光伏组件、监测电路三者相串联，监测电路可以获取流经薄膜光伏组件的电流值，并得到监测信号，其中，监测信号为大于1的预设系数与电流值的乘积，由与监测电路相连的处理器根据监测信号来对薄膜光伏组件的电连续性进行监测，也就是说，通过监测电路将电流值进行放大，得到监测信号，通过监测信号实现对薄膜光伏组件的电连续性的不间断连续监测，这种监测方式不仅可以降低对电流的精确度要求，从而降低对直流电源的要求，而且还可以降低监测所需的成本。

请参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置的第一种具体实施例的结构示意图，监测电路3可以包括：

分别与薄膜光伏组件2的负极、直流电源1的负极输出端相连的电阻器31；

分别与电阻器31的第一端和第二端相连的电压采集器32。

监测电路3中可以包括电阻器31以及电压采集器32。电阻器31分别与薄膜光伏组件2的负极、直流电源1的负极输出端相连，也即通过在电路中串联电阻，并根据U＝IR而将电流值转换为电压值，这就相当于将电流值放大了R倍。为了监测方便，电阻的阻值一般可以在1000-10000Ω范围内，也就是说，将电流值放大1000-10000倍，当然，也可以为其他合适的阻值。

利用电阻器31将电流值转换为电压值之后，可以通过分别与电阻器31的两端相连的电压采集器32实时采集电压值，以便于获取电压值的大小，并让处理器4根据电压值的变化情况来对薄膜光伏组件2的电连续性进行监测：一般情况下，通过观察一个循环过程中电阻器31两端出现的最小电压值，将此电压值乘以系数得到一数值，并将该数值作为处理器4自动判断薄膜光伏组件2内部电路是否出现问题的阈值电压V_F，其中，所乘以的系数一般为0.5。处理器4通过比较电压采集器32所采集的电压值与阈值电压V_F之间的关系来对薄膜光伏组件2内部线路是否连续进行判断。当然，处理器4也可以根据I＝U/R计算得到电流值，根据电流值的变化进行判断。

利用电阻器31和电压采集器32作为监测电路3可以降低电连续性监测装置的复杂程度，降低成本。当然，也可以采用电流电压转换器作为监测电路3。

本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，电阻器31可以为可变电阻器。

上述所提及的电阻器31可以为阻值能够调整的可变电阻器。在监测时，可以根据薄膜光伏组件2的电阻值的情况，合理调节可变电阻器的阻值，并且通过改变可变电阻器的阻值可以实现对不同类型的薄膜光伏组件2的监测，从而扩大了电连续性监测装置的应用范围。

可变电阻器在监测过程中的一个具体应用场景可以为：预设可变电阻器的阻值为2000Ω，然后缓慢增加直流电源1的输出电压，当电压采集器32采集到稳定的电压时，一般为0-5V，则表明薄膜光伏组件2的内部线路是连续的，并且可以进一步表明有稳定的电流从直流电源1的正极输出端输出，流经薄膜光伏组件2，并流回直流电源1的负极输出端。

本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，还可以包括：

与薄膜光伏组件2相连、用于测量薄膜光伏组件2的温度的温度测量仪51；

分别与温度测量仪51以及处理器4相连、用于采集温度测量仪51所测量到的温度，并将采集到的温度发送至处理器4的温度采集器52。

在对薄膜光伏组件2的电连续性进行监测的过程中，考虑到在不同的条件下，薄膜光伏组件2的温度可能会发生变化，从而对其内部的线路造成影响，因此，则可以同时对薄膜光伏组件2的温度进行实时监测。具体地，可以利用与薄膜光伏组件2相连的温度测量仪51测量薄膜光伏组件2的温度，由分别与温度测量仪51、处理器4相连的温度采集器52采集温度测量仪51所测量到的温度，并由处理器4获取该温度，以实现对薄膜光伏组件2的温度的监测。

本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，温度测量仪51具体可以为热电偶。

可以采用具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高和输出信号便于传输等特点的热电偶作为测量薄膜光伏组件2的温度的温度测量仪51。当然，也可以利用热电偶等测温仪器作为测量薄膜光伏组件2的温度的温度测量仪51。

本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，还可以包括：

与处理器4相连、用于当接收的电压和/或温度不在预设范围内时，发出警报的报警装置。

电连续性监测装置中还可以包括与处理器4相连的报警装置。当处理器4接收到的电压采集器32所采集到的电压值、温度采集器52所采集到的温度中的任意一个或者两者均不在对应的预设范围内时，则处理器4可以控制报警装置发出警报，以使工作人员可以及时发现问题并进行处理。处理器4在报警的同时，也可以保存对应的电压值、温度、以及相关的报警数据，以便于后续可以根据这些数据进行分析。

本发明实施例还提供了一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统，可以包括多个上述任一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置。

具体可以参见图4和图5，其中，图4示出了本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统的一具体实施例的结构示意图，L、N分别代表火线与零线，L1和N1则代表对应的开关，图5示出了本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统的一具体实施例的框架示意图。需要说明的是，图4中以同时对四块薄膜光伏组件2进行监测为例进行说明，至于更多薄膜光伏组件2的情况与此类似，在此不再赘述。通过这种方式可以实现同时对多个薄膜光伏组件2的监测，从而提高监测效率，降低监测成本。

在薄膜光伏组件的电连续性监测系统中，多个电连续性监测装置可以共用处理器4、电压采集器32、温度采集器52，以降低电连续性监测系统的复杂程度，并降低监测成本。当然，多个电连续性监测装置也可以根据实际情况而分开使用电压采集器32、温度采集器52。

本发明实施例提供的一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统，还可以包括：

与每个薄膜光伏组件的电连续性监测装置相连、用于进行连续供电的不间断电源6。

为了避免因临时跳闸等因素而造成的断电，则可以在电连续性监测系统中设置不间断电源6，并让不间断电源6与每个薄膜光伏组件的电连续性监测装置相连，以为其进行不间断供电，从而保证电连续性监测系统可以长期稳定的运行，以实现对薄膜光伏组件2的不间断监测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域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，在其它实施例中实现。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新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，包括直流电源、薄膜光伏组件、监测电路、处理器：

其中，所述直流电源的正极输出端与所述薄膜光伏组件的正极相连、所述薄膜光伏组件的负极与所述监测电路的第一端相连、所述监测电路的第二端与所述直流电源的负极输出端相连；

所述监测电路用于获取流经所述薄膜光伏组件的电流值，得到监测信号，所述监测信号为所述电流值与预设系数的乘积，所述预设系数大于1；

所述处理器与所述监测电路相连，用于根据所述监测信号实现对所述薄膜光伏组件的电连续性的监测。

2.根据权利要求1所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，所述监测电路包括：

分别与所述薄膜光伏组件的负极、所述直流电源的负极输出端相连的电阻器；

分别与所述电阻器的第一端和第二端相连的电压采集器。

3.根据权利要求2所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，所述电阻器为可变电阻器。

4.根据权利要求1所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，还包括：

与所述薄膜光伏组件相连、用于测量所述薄膜光伏组件的温度的温度测量仪；

分别与所述温度测量仪以及所述处理器相连、用于采集所述温度测量仪所测量到的温度，并将采集到的温度发送至所述处理器的温度采集器。

5.根据权利要求4所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，所述温度测量仪具体为热电偶。

6.根据权利要求5所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置，其特征在于，还包括：

与所述处理器相连、用于当接收的电压和/或温度不在预设范围内时，发出警报的报警装置。

7.一种薄膜光伏组件的电连续性监测系统，其特征在于，包括多个如权利要求1至6任一项所述的薄膜光伏组件的电连续性监测装置。

8.根据权利要求7所述的薄膜光伏组件的电连续性监测系统，其特征在于，还包括：

与每个所述薄膜光伏组件的电连续性监测装置相连、用于进行连续供电的不间断电源。