CN202221470U - 用于太阳能电池的自然光辐照i-v特性测试系统 - Google Patents

用于太阳能电池的自然光辐照i-v特性测试系统 Download PDF

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褚君浩
郭伟立
左少华
王善力
梅伟芳
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Abstract

本实用新型公开了一种用于太阳能电池的自然光辐照I-V特性测试系统,该系统包括:双轴太阳能跟踪装置、电流采样器、电压采样器、辐照度检测器、温度检测器、可编程电子负载、数据采集器和计算机。被测太阳能电池安装在双轴太阳能跟踪装置的移动电池板支架上。计算机安装有应用软件,实现对电子负载和测试过程的控制、信号采集、数据计算处理和生成结果报告。该系统能够对太阳能电池在自然光辐照下,实时动态地测试太阳能电池的电流、电压、太阳辐照度和环境温度。全部操作通过计算机进行,方便快捷,单次测试所需时间最短为3秒。

Description

用于太阳能电池的自然光辐照I-V特性测试系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及用于太阳能电池的性能测试系统,具体是指一种在自然光辐照下测试太阳能电池I-V特性的测试系统。
技术背景
[0002] 太阳能电池的I-V特性是衡量电池性能的重要参数和指标。因此,对太阳能电池 I-V特性进行测试在电池研究和生产中都必不可少。目前,这类测试方法和仪器大多都是在室内模拟太阳光的环境下进行的,得到的结果是关于电池在模拟太阳光下的I-V特性。然而,太阳能电池在实际应用中,受变化的自然光和周围各种环境因素的影响,其I-V输出又将如何?这就需要开发一种能够在自然光辐照下对太阳能电池I-V特性进行测试的系统。
发明内容
[0003] 本实用新型提供了一种用于太阳能电池的自然光辐照I-V特性测试系统,其主要目的是为了测试在自然光辐照下太阳能电池的I-V性能。
[0004] 本实用新型的自然光辐照I-V特性测试系统,包括:双轴太阳能跟踪装置、电流采样器、电压采样器、辐照度检测器、温度检测器、可编程电子负载、数据采集器和计算机。被测太阳能电池安装在双轴太阳能跟踪装置的移动电池板支架上。
[0005] 待测太阳能电池与可编程电子负载组成闭合回路。电流采样器串联在回路中,用于检测电流。电压采样器与电池正负两极连接,用于检测电压。电流采样器、电压采样器、 辐照度检测器和温度检测器的信号输出端均与数据采集器连接。可编程电子负载和数据采集器均通过USB接口或RS-232串口与计算机连接。
[0006] 双轴太阳能跟踪装置由+¾伏电源驱动,通电后自动跟踪太阳光源。
[0007] 计算机内安装有运行于Windows操作系统上的应用软件,该应用软件具有如下功能模块:可编程电子负载控制模块、数据采集器控制和读取模块、可视化人机交互界面、数据处理和结果报告生成模块。
[0008] 本实用新型的优点是:可实现自然光下对太阳能电池I-V特性的测试,同时测量的参数还有辐照度和环境温度,若有需要,系统能够容易地集成其它环境参数的测试模块; 测试范围宽:电压从0. 5V到100V,电流从0. ImA到IOA ;测试速度快:单次测试所需时间最短3秒;用户友好的可视化程序操作界面和完备的数据报告,使测试方便快捷。
附图说明
[0009] 图1为本实用新型的测试系统电连接示意图;
[0010] 其中:1-太阳能电池、2-双轴太阳能跟踪装置、3-电流采样器、4-电压采样器、 5-辐照度检测器、6-温度检测器、7-可编程电子负载、8-数据采集器、9-计算机。
[0011] 图2为本实用新型的应用软件流程图。具体实施方式
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明,如图1所示,测试系统的组成和连接如下:
[0013] 待测太阳能电池1安装在双轴太阳能跟踪装置2的移动电池板支架上。太阳能电池1、可编程电子负载7和电流采样器3串联形成闭合回路。电压采样器4与电池1并联。 电流采样器3、电压采样器4、辐照度检测器5和温度检测器6的信号输出端均与数据采集器8连接。可编程电子负载7和数据采集器8均通过USB接口与计算机9连接。除双轴太阳能跟踪装置外,其它所有的设备都安装在一个可移动的小车上。
[0014] 电流采样器3由采样电阻和低漂移低噪声放大器组成,将电流信号转换成电压信号,然后送入数据采集器。根据测量范围的不同,设定了四个不同的电流-电压转换档,分别为:lmA/lV、10mA/lV、0. 1A/1V、1A/1V。可测的电流范围从0. ImA到10A,满足不同的太阳能电池的测试需要。
[0015] 电压采样器4主要由低漂移低噪声放大器组成,将电压信号衰减后送入数据采集器。根据测量范围的不同,设定了六个具有不同衰减倍数的转换档,分别为2倍、4倍、5倍、 6倍、8倍、10倍,可测电压范围为0. 5V到100V。
[0016] I-V测试原理为采用电子负载的定电压工作模式,可调电子负载的选用:可调电子负载必须具有可编程功能,以便实现计算机控制;根据测试组件的功率大小,应选用不同的可调电子负载来进行测量。在本系统中,采用一台250W的可调电子负载,对于大功率的太阳能电池的测试,可选用大功率的可调电子负载,如300W、500W等。
[0017] 数据采集器8选用中低速USB总线类型数据采集仪器,输入通道数可选用8、16或 32。A/D转换选用12位或更高。数据采集器具有可编程功能,通过USB接口与计算机连接。
[0018] 辐照度检测器由一个辐照度探头和一个低漂移低噪声放大器组成。调节放大倍数,使得输出响应为lsim/lV。温度探头选用常见的PtlOO。辐照度探头和温度探头均安装在电池板的边上,与电池板处于同一平面。
[0019] 应用软件使用C++语言编写,运行于Windows操作系统上。软件具有可视化人机交互界面,可编程电子负载控制模块、数据采集器控制和读取模块。整个测试操作通过应用软件完成,操作如下:首先,对电子负载和数据采集器进行初始化设置,并选择电流和电压的测试量程,输入电池面积。然后启动测试,程序在3秒内采集60组电流、电压数据。测试完成后,程序计算出主要性能参数,包括开路电压Voc、短路电流Isc、短路电流密度Jsc、最大电压Vmax、最大电流Imax、最大功率Pmax、能量转换效率η、填充因子FF、串联电阻Rs、并联电阻Rsh,并显示I-V特性曲线和P-V曲线图形。最后,生成测试结果报告,报告以HTML 文件格式显示性能参数数据、I-V曲线和P-V曲线图形。详细的测试数据以电子表格(xls 文件)形式保存,方便用户进一步的分析。

Claims (1)

1. 一种用于太阳能电池的自然光辐照I-V特性测试系统,其特征在于:该测试系统由双轴太阳能跟踪装置(¾、电流采样器(¾、电压采样器(4)、辐照度检测器(¾、温度检测器 (6)、可编程电子负载(7)、数据采集器⑶和计算机(9)组成,被测太阳能电池⑴安装在双轴太阳能跟踪装置的移动电池板支架上;待测太阳能电池⑴与可编程电子负载(7)组成闭合回路;电流采样器(3)串联在回路中,电压采样器(4)与电池(1)并联;电流采样器(3)、电压采样器(4)、辐照度检测器(5) 和温度检测器(6)的信号输出端均与数据采集器(8)连接;可编程电子负载(7)和数据采集器(8)均通过USB接口或RS-232串口与计算机(9)连接;双轴太阳能跟踪装置O)由+¾伏电源驱动,通电后自动跟踪太阳光源。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102759696A (zh) * 2012-07-24 2012-10-31 江苏省无线电科学研究所有限公司 太阳能电池i-v特性调节和取样装置
CN104635038A (zh) * 2013-11-15 2015-05-20 江苏天宇光伏科技有限公司 一种采用电子负载仪测量电池板小组件的方法
CN105388917A (zh) * 2015-12-01 2016-03-09 上海宝钢节能环保技术有限公司 一种光伏组件实验测试装置
CN109000737A (zh) * 2018-09-21 2018-12-14 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种输电线路监测传感器用太阳能-蓄电池组试验方法

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