CN209432404U - 一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学测试技术领域，尤其涉及一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置。所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接，其中，单模块包括：外壳、液晶显示屏、太阳电池、温度传感器、电子负载以及单片机，本申请提供的装置通过模块化阵列测试辐照不均匀度，一次光照就可完成电池电参数和温度采集，单模块集成显示装置可独立工作于多种测试场景完成测试和计算，可自动检测光照触发，独立工作，灵活性高，测试效率高。

Description

一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置

技术领域

本申请涉及光学测试技术领域，尤其涉及一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置。

背景技术

太阳模拟器是模拟自然太阳光的光谱和辐照度的设备，广泛应用于光伏器件的电性能参数和耐久性测量，辐照不均匀度作为太阳模拟器的三大技术指标之一，它反应了太阳模拟器辐照面上各点的辐照度相对于整个辐照面上辐照度平均值的偏差，表征了辐照面均匀辐照的程度，可直接决定太阳模拟器的等级，也极大地影响测量不确定度和各类对标差异，因此在太阳模拟器的生产、使用和计量等场合均会进行辐照不均匀度测试。

相关技术中辐照不均匀度的测试装置会将测试面分成若干个格，太阳模拟器闪光若干次，每一个格子构成一个测试单元，需要人工对每一个测试单元的数据进行记录，并手动输入到表中，人工的进行计算，这种多点一次测试的方法，可以一次完成数据的采集，对采集到的数据进行传输并计算出结果。

但是目前的人工多点一次测试的方法无法真实的反映被测电池实际的短路电流，进而使辐照不均匀度的测试不准确，测试效率低。

实用新型内容

本申请提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度测试方法及装置，以解决相关技术中无法真实的反映被测电池实际的短路电流，进而使辐照不均匀度的测试不准确，测试效率低的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置，所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接构成多模块测试平台，其中，所述单模块包括：外壳、液晶显示屏、太阳电池、温度传感器、电子负载以及单片机，

所述外壳与所述液晶显示屏连接在一起，内部形成一个腔体；

所述腔体的中部封装有太阳电池；

所述温度传感器、所述电子负载与所述单片机均设置在所述太阳电池的背面并与所述太阳电池电性连接；

所述单片机分别与所述电子负载、所述温度传感器、所述单片机以及所述液晶显示屏电性连接。

可选的，所述测试装置还包括数据传输设备，所述数据传输设备为CAN总线。

可选的，每个所述单模块上均设置有数据传输接口，所述数据传输接口与所述CAN总线连接。

可选的，所述测试装置还包括信号转换装置，所述信号转换装置分别与所述CAN总线和计算机连接，用于将CAN信号转换为计算机可识别的USB信号。

可选的，所述测试装置可应用于以下几种模式：脉冲式太阳模拟器短路电流测试模式、脉冲式太阳模拟器IV曲线测试模式、脉冲式太阳模拟器辐照波形测试模式、稳态式太阳模拟器短路电流测试模式、稳态式太阳模拟器不均匀度测试模式和脉冲式太阳模拟器不均匀度测试模式。

可选的，所述太阳电池为一块，采用晶硅电池。

可选的，所述太阳电池的尺寸为100*100mm。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置，所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接，其中，单模块包括：外壳、液晶显示屏、太阳电池、温度传感器、电子负载以及单片机，本申请提供的装置通过模块化阵列测试辐照不均匀度，一次光照就可完成电池电参数和温度采集，通过温度传感器监控电池的实时温度，将实时温度传输给单片机，单片机通过内部算法将温度随时修正到25℃，实现了多点温度测试，单点温度修正计算，消除不同位置温度差异的影响，电子负载补偿电源可保证电池可工作于短路状态从而准确测试电池的短路电流，并将太阳能电池的电流信号转换为电压信号传送给单片机，电池电流电压参数和温度参数通过单片机进行统一计算，最后在显示模块中显示该电池所在位置的绝对辐照度。对于大面积多点测试，可根据实际的测试需求使用单模块拼接方式构成阵列，阵列中单个模块测试数据通过CAN总线上传到测试软件，测试软件根据CAN总线的ID识别出模块位置，通过计算显示不同位置测试的绝对光照强度值并且计算出当前测试面的辐照不均匀度。本申请提供的一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置单模块就可独立工作于多种测试场景，可自动检测光照触发，单模块集成显示装置，无需电脑，独立工作就可完成测试和计算，灵活性高，测试效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种太阳模拟器辐照不均匀度单模块测试装置。

图2为本申请实施例提供的一种太阳模拟器辐照不均匀度多模块测试装置。

附图标记说明：

1、外壳；2、液晶显示屏；3、太阳电池；4、温度传感器；5、单片机；6、电子负载；7、多模块测试平台；8、CAN总线；9、信号转换装置；10、计算机。

具体实施方式

辐照不均匀度作为太阳模拟器的三大技术指标之一，可直接决定太阳模拟器的等级，也极大地影响测量不确定度和各类对标差异，因此在太阳模拟器的生产、使用和计量等场合均会进行辐照不均匀度测试。

下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步说明。

本申请提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置，所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接构成多模块测试平台7，其中，示例性的，如图1所示为所述单模块的结构示意图，所述单模块包括：外壳1、液晶显示屏2、太阳电池3、温度传感器4、电子负载6以及单片机5。

外壳1用于与液晶显示屏2连接，内部形成一个空腔，外壳1作为一个防护部件，将腔体内部的元器件保护起来。

可选的，所述外壳1与所述液晶显示屏2的连接方式为卡接、螺栓连接或者粘贴。

外壳1与液晶显示屏2连接后内部形成一个空腔，空腔的中间部位封装了一块太阳电池3，太阳电池3吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，太阳电池3主要的材料为硅，属于节能环保的绿色产品。

温度传感器4将感受到的温度转换成可用的输出信号，设置在太阳电池3的背板上，一端与太阳电池3电性连接，另一端与单片机5连接，在本申请中用于监控太阳电池3的实时温度，将实时温度传输给单片机5，单片机5通过内部算法将温度修正到25℃。

可选的，温度传感器4按照测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

单片机5是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机10系统，在工业控制领域广泛应用。在本申请中将单片机5划分为电压调理单元、PID控制单元、电流调理单元以及数模转换单元，其中电压调理单元用于采集太阳电池3两端的电压数据作为反馈信号，此时单片机5的数模转换模块会输出电压基准信号，电压反馈信号和基准信号传入单片机5的PID控制电路，由PID控制电路控制计算，通过比较反馈电压信号和基准信号的大小，输出一定的控制电压信号，经过后级执行电路的作用，使反馈电压信号趋于稳定并与基准电压信号一致，电流调理单元用于调理电子负载6传入的电流信号，经过调理的电流信号再经过数模转换单元的转换，最终传入单片机5，单片机5接收到太阳电池3的电压、电流以及温度参数后进行统一的计算得到所述单模块所在位置的绝对辐照度，最后显示在单模块的液晶显示屏2上。

电子负载6是通过控制内部功率或晶体管的导通量，依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟负载是感性阻性和容性，容性负载电流上升时间。一般开关电源的调试检测是不可缺少的。电子负载6具有恒流、恒压、恒阻和恒功率的功能，设置在太阳电池3的背板上，分别与太阳电池3和单片机5电性连接。

电子负载6包括三个部分，包括一个电容，相当于补偿电源可保证电池工作于短路状态，在电路中与太阳电池3片反向连接，太阳电池3只有在电压0v时才是准确的短路电流状态，但是由于包含电子负载6和采样电阻的外部电路上存在压降，因此如果没有反向补偿电源，太阳电池3不能到达0v状态。

电子负载6还包括一个金氧半场效晶体管，其作为电子负载6的控制器件；电子负载6还包括一个采样电阻，采样电阻用于采集太阳电池3的电流信号，电流信号经过单片机5中电流调理单元的调理后，并经过单片机5中数模转换单元的转换，最终将电流信号传送给单片机5，通过单片机5进行统一的计算。

所述单片机5与所述液晶显示屏2电性连接，单片机5在计算完后，将结果显示到液晶显示屏2上。

示例性的，如图2所示为多模块测试的结构示意图，对于大面积多点测试，可根据实际的测试需求使用单模块拼接方式构成阵列，阵列中单个模块测试数据通过CAN总线8上传到测试软件，测试软件根据CAN总线8的ID识别出所有单模块的位置，通过计算显示不同位置测试的绝对光照强度值并且计算出当前测试面的辐照不均匀度。

可选的，所述测试装置还包括数据传输设备，所述数据传输设备为CAN总线8。

可选的，每个所述单模块上均设置有数据传输接口，所述数据传输接口与所述CAN总线8连接。

可选的，所述测试装置还包括信号转换装置9，所述信号转换装置9分别与所述CAN总线8和计算机10连接，用于将CAN信号转换为计算机10可识别的USB信号。

可选的，所述测试装置可应用于一下几种模式：脉冲模拟器短路电流测试模式：应用于脉冲光源的模拟器，可测试单个位置电池的短路电流。

脉冲式太阳模拟器IV曲线测试模式：应用于脉冲光源的模拟器，可测试单个位置电池的IV曲线。

脉冲式太阳模拟器辐照波形测试模式：可测试脉冲式模拟器单个位置辐照度变化的波形。

稳态式太阳模拟器短路电流测试模式：应用于稳态光源的模拟器，可测试单个位置电池的短路电流。

稳态式太阳模拟器不均匀度测试模式：应用于稳态光源的模拟器，可测试多个位置电池的短路电流，计算出辐照不均匀度。

脉冲式太阳模拟器不均匀度测试模式：应用于脉冲光源的模拟器，可测试多个位置电池的短路电流，计算出辐照不均匀度。

可选的，所述太阳电池3为一块，采用晶硅电池。

可选的，所述太阳电池3的尺寸为100*100mm。

本申请提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置，所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接，其中，单模块包括：外壳、液晶显示屏、太阳电池、温度传感器、电子负载以及单片机，本申请提供的装置通过模块化阵列测试辐照不均匀度，一次光照就可完成电池电参数和温度采集，通过温度传感器监控电池的实时温度，将实时温度传输给单片机，单片机通过内部算法将温度随时修正到25℃，实现了多点温度测试，单点温度修正计算，消除不同位置温度差异的影响，电子负载补偿电源可保证电池可工作于短路状态从而准确测试电池的短路电流，并将太阳能电池的电流信号转换为电压信号传送给单片机，电池电流电压参数和温度参数通过单片机进行统一计算，最后在显示模块中显示该电池所在位置的绝对辐照度。对于大面积多点测试，可根据实际的测试需求使用单模块拼接方式构成阵列，阵列中单个模块测试数据通过CAN总线上传到测试软件，测试软件根据CAN总线的ID识别出模块位置，通过计算显示不同位置测试的绝对光照强度值并且计算出当前测试面的辐照不均匀度。本申请提供的一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置单模块就可独立工作于多种测试场景，可自动检测光照触发，单模块集成显示装置，无需电脑，独立工作就可完成测试和计算，灵活性高，测试效率高。

需要说明的是，诸如术语“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物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种太阳模拟器辐照不均匀度测试装置，其特征在于，所述装置包括多个阵列式分布的单模块，多个所述单模块多点位依次电性连接构成多模块测试平台(7)，其中，所述单模块包括：外壳(1)、液晶显示屏(2)、太阳电池(3)、温度传感器(4)、单片机(5)以及电子负载(6)，

所述外壳(1)与所述液晶显示屏(2)连接在一起，内部形成一个腔体；

所述腔体的中部封装有太阳电池(3)；

所述温度传感器(4)、所述电子负载(6)与所述单片机(5)均设置在所述太阳电池(3)的背板上并与所述太阳电池(3)电性连接；

所述单片机(5)分别与所述电子负载(6)、所述温度传感器(4)、所述单片机(5)以及所述液晶显示屏(2)电性连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试装置还包括数据传输设备，所述数据传输设备为CAN总线(8)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个所述单模块上均设置有数据传输接口，所述数据传输接口与所述CAN总线(8)连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测试装置还包括信号转换装置(9)，所述信号转换装置(9)分别与所述CAN总线(8)和计算机(10)连接，用于将CAN信号转换为计算机(10)可识别的USB信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试装置可应用于以下几种模式：脉冲模拟器短路电流测试模式、脉冲模拟器IV曲线测试模式、脉冲模拟器辐照波形测试模式、稳态模拟器短路电流测试模式、稳态模拟器不均匀度测试模式和脉冲模拟器不均匀度测试模式。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太阳电池(3)为一块，采用晶硅电池。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述太阳电池(3)的尺寸为100*100mm。