ES2353545A1 - System for measuring the voltage-current curve in photovoltaic modules - Google Patents

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ES2353545A1 ES201001160A ES201001160A ES2353545A1 ES 2353545 A1 ES2353545 A1 ES 2353545A1 ES 201001160 A ES201001160 A ES 201001160A ES 201001160 A ES201001160 A ES 201001160A ES 2353545 A1 ES2353545 A1 ES 2353545A1
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Abstract

The invention relates to a system for measuring the voltage-current curve for a photovoltaic module, including: a power source (20) connected to the photovoltaic device (30) a current meter (40) connected in series between the power source and the photovoltaic device a voltage meter (50) connected in parallel to the photovoltaic device a square-wave generator (60) connected to the current meter and to the voltage meter and a controller (70) in communication with the power source. The system can be used to take a large number of measurements in a short period of time so that changing weather conditions will not impact the measurements.

Description

Sistema para la medición de la curva tensión-corriente en módulos fotovoltaicos.Curve measurement system voltage-current in photovoltaic modules.

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención está relacionada con las técnicas empleadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica para medir y estimar el comportamiento de módulos fotovoltaicos, y más particularmente, está relacionada con un sistema para la medición de la curva de tensión-corriente (I-V) de módulos fotovoltaicos.The present invention is related to techniques used in Electrical and Electronic Engineering to measure and estimate the behavior of photovoltaic modules, and more particularly, it is related to a system for measuring the voltage-current curve (I-V) of photovoltaic modules.

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Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Solamente la medida de la curva I-V permite conocer con precisión los parámetros eléctricos de un dispositivo fotovoltaico como por ejemplo, células, módulos y sistemas fotovoltaicos. Esta medida proporciona información muy relevante para el diseño, diagnóstico, instalación, monitorización y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos Algunos sistemas utilizan una fuente de luz artificial para excitar el dispositivo, mientras en otros se prefiere realizar la medida en exteriores con luz natural pues reproduce más fielmente las condiciones reales de funcionamiento del módulo evitando problemas derivados de la no homogeneidad y la no estabilidad propias de los simuladores solares.Only the measure of the curve I-V allows to know precisely the parameters electrical of a photovoltaic device such as cells, photovoltaic modules and systems. This measure provides Very relevant information for the design, diagnosis, installation, monitoring and maintenance of photovoltaic systems Some systems use an artificial light source to excite the device, while in others it is preferred to perform the measurement in exteriors with natural light because it reproduces more faithfully the Actual module operating conditions avoiding problems derivatives of non-homogeneity and non-stability characteristic of solar simulators

En el estado del arte, existen numerosos métodos y se han descrito varios sistemas para medir la curva I-V de dispositivos fotovoltaicos. En todos ellos el dispositivo se conecta a una carga y se hace variar cierto parámetro de dicha carga mientras se registra la tensión en bornes del dispositivo y la corriente que fluye por el mismo. Dichos métodos pueden ser clasificados según el tipo de carga en cinco categorías: i) basados en una resistencia variable, ii) basados en una carga capacitiva, iii) basados en una carga electrónica; iv) basados en convertidores DC-DC; y, v) basados en una fuente de alimentación de 4-cuadrantes.In the state of the art, there are numerous methods and several systems for measuring the curve have been described I-V of photovoltaic devices. In all of them the device is connected to a load and a certain parameter is varied of said load while recording the voltage at terminals of the device and the current flowing through it. Such methods They can be classified according to the type of cargo in five categories: i) based on a variable resistance, ii) based on a load capacitive, iii) based on an electronic charge; iv) based on DC-DC converters; and, v) based on a source of 4-quadrant feed.

Resistencia Variable: En este método, una resistencia variable se conecta a los terminales del módulo fotovoltaico, su valor de resistencia se modifica paso a paso desde prácticamente cero hasta un valor muy elevado, con el objetivo de recorrer todos los puntos de trabajo del dispositivo desde el punto de cortocircuito hasta el punto de circuito abierto. Este método sólo es aplicable para módulos de poca potencia ya que no es fácil encontrar resistencias de mucha potencia. Variable Resistance : In this method, a variable resistance is connected to the terminals of the photovoltaic module, its resistance value is modified step by step from practically zero to a very high value, with the aim of traveling all the working points of the device from the short circuit point to the open circuit point. This method is only applicable for low power modules since it is not easy to find high power resistors.

Carga capacitiva: este método consiste en usar la energía suministrada por el módulo para cargar un gran condensador. Durante el transitorio de carga del condensador el módulo recorre distintos valores de tensión de forma que si se registran valores de tensión y corriente en dicho transitorio se obtiene una curva I-V. La desventaja de este método es que se requieren condensadores de gran capacidad. Capacitive charging : this method consists of using the energy supplied by the module to charge a large capacitor. During the capacitor charge transient the module travels different voltage values so that if voltage and current values are recorded in said transient, an IV curve is obtained. The disadvantage of this method is that large capacity capacitors are required.

Carga electrónica: En este método, se usa un transistor como carga; la resistencia entre el drenador y la fuente se modula mediante la tensión puerta-fuente. La mayor parte de la potencia generada por el módulo tiene que ser disipada por el transistor, lo que limita la aplicación del método a media potencia. Electronic load : In this method, a transistor is used as the load; The resistance between the drain and the source is modulated by the door-source voltage. Most of the power generated by the module has to be dissipated by the transistor, which limits the application of the method to medium power.

Convertidores DC-DC: Este método usa la propiedad de los convertidores DC-DC de emular una resistencia. Se pueden controlar mediante el ciclo de servicio del convertidor. DC-DC converters : This method uses the property of DC-DC converters to emulate a resistor. They can be controlled by the service cycle of the converter.

Fuente de alimentación de cuatro cuadrantes: Una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes es un sistema capaz tanto de suministrar potencia como de disipar potencia; en otras palabras, puede funcionar tanto como fuente como sumidero. Four quadrant power supply : A four quadrant power supply is a system capable of both supplying power and dissipating power; In other words, it can function as both a source and a sink.

Cuando la variación del parámetro se hace paso a paso, cada par de medidas de tensión y de corriente corresponden al mismo estado estacionario del dispositivo no siendo necesario que ambas medidas se realicen de forma simultánea. Sin embargo, la variación paso a paso no es posible con todo tipo de carga y además requiere un tiempo de barrido excesivo, en cualquier caso no aceptable para medir en exteriores, donde las condiciones de irradiancia pueden variar rápidamente. En estos casos es necesario implementar un barrido continuo en el que las medidas de tensión y de corriente se realizan sobre una variación transitoria del dispositivo. En este caso se deben realizar las medidas de tensión y de corriente de forma perfectamente simultánea para que correspondan con el mismo punto de trabajo del dispositivo.When the variation of the parameter is made step to step, each pair of voltage and current measurements correspond to the same steady state of the device not being necessary that both measurements are carried out simultaneously. However, the step-by-step variation is not possible with all types of load and also requires excessive sweep time, in any case no acceptable to measure outdoors where the conditions of Irradiance may vary rapidly. In these cases it is necessary implement a continuous sweep in which the voltage measurements and of current are performed on a transient variation of the device. In this case, the voltage measurements and current perfectly simultaneously to correspond with the same working point of the device.

En el arte previo pueden encontrarse algunos documentos que describen la medición de la curva de tensión corriente, tanto con simulador solar como en exteriores, usando distintos tipos de carga, aunque en general no se hace mención alguna a la forma en la que se sincronizan las medidas de tensión y de corriente (en realidad lo que se suele medir es la caída de tensión en una resistencia en serie con el dispositivo).In the prior art some can be found documents describing the measurement of the voltage curve current, both with solar simulator and outdoors, using different types of cargo, although in general there is no mention some to the way in which the voltage measurements are synchronized and of current (in reality what is usually measured is the fall of voltage in a resistor in series with the device).

En este particular, se pueden citar las patentes US 4,129,823; US 4,184,111 y US 4,205,265 donde se emplean registradores X-Y para obtener la curva tensión-corriente usando la señal de tensión como abscisa y la señal de corriente como ordenada. De forma similar, en el documento US 4,080,571 se emplean dos canales de un osciloscopio para obtener y visualizar la curva I-V.In this particular, patents can be cited US 4,129,823; US 4,184,111 and US 4,205,265 where they are used X-Y recorders to get the curve voltage-current using the voltage signal as abscissa and the current signal as ordered. Similarly, in US 4,080,571 uses two channels of an oscilloscope to obtain and visualize the I-V curve.

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Por su parte, los documentos US 6,946,858 B2 y US 7,411,408 B2 proponen el uso de una tarjeta de procesamiento analógico-digital con múltiples canales para capturar los pares I-V. El principal problema de esta solución es que este tipo de tarjetas tienen muy limitado el rango de entrada en tensión, por lo que sólo se pueden medir células o módulos de muy poca tensión (además no todas las tarjetas con múltiples canales realizan medidas simultáneas de los mismos).For its part, documents US 6,946,858 B2 and US 7,411,408 B2 propose the use of a processing card analog-digital with multiple channels for capture the I-V pairs. The main problem of This solution is that these types of cards have very limited voltage input range, so only cells can be measured or very low voltage modules (in addition not all cards with multiple channels perform simultaneous measurements of them).

En el documento US 6,876,187 B2 se propone como alternativa a la solución anterior el uso de dos multímetros controlados por computador, pero sin hacer mención especial a la forma en la que estos se sincronizan.In US 6,876,187 B2 it is proposed as alternative to the previous solution the use of two multimeters computer controlled, but without special mention to the way these are synchronized.

En el artículo de Hecktheuer et al. titulado "Methodology for photovoltaic modules characterization and shading effects analysis" se propone un sistema de medida de curva I-V de módulos en exteriores usando una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes y un par de multímetros conectados a la computadora principal para capturar los pares tensión-corriente. La sincronización se implementa mediante el protocolo GPIB que permite el disparo simultáneo de medidas en varios dispositivos mediante una única instrucción. Sin embargo, con este mecanismo de sincronización no se consigue la lectura perfectamente simultánea de ambos multímetros y no es aplicable cuando la tensión del dispositivo varía varias decenas de voltio en un segundo.In the article by Hecktheuer et al . entitled " Methodology for photovoltaic modules characterization and shading effects analysis ", an IV curve measurement system for outdoor modules is proposed using a four quadrant power supply and a pair of multimeters connected to the main computer to capture the voltage-current pairs . Synchronization is implemented using the GPIB protocol that allows simultaneous triggering of measurements on several devices using a single instruction. However, with this synchronization mechanism the perfectly simultaneous reading of both multimeters is not achieved and it is not applicable when the device voltage varies several tens of volts in a second.

Tal como se observa, cuando se usan dispositivos distintos (p.e. dos multímetros) para medir los pares tensión-corriente, se hace necesario utilizar algún tipo de sincronización que hasta el momento no ha sido desarrollada de forma satisfactoria por los sistemas anteriormente referenciados.As noted, when devices are used different (e.g. two multimeters) to measure the pairs voltage-current, it is necessary to use some type of synchronization that has not been developed so far satisfactorily by the systems above referenced

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Sumario de la invenciónSummary of the invention

Con el objeto de superar las desventajas del arte previo, se provee un sistema para la medición de la curva tensión-corriente en módulos fotovoltaicos, el sistema de la presente invención comprende en términos generales y en asociación: una fuente de alimentación programable de cuatro cuadrantes conectada al módulo fotovoltaico; un medidor de corriente en serie entre la fuente de alimentación y el módulo fotovoltaico mediante un primer par de hilos; un medidor de tensión conectado con el módulo en paralelo mediante un segundo par de hilos; un generador de onda cuadrada conectado a el medidor de corriente y al medidor de tensión para sincronizar las medidas de tensión y de corriente; finalmente un controlador en comunicación con la fuente de alimentación, el medidor de corriente, el medidor de tensión y el generador de onda cuadrada que configura y coordina los distintos elementos del sistema y almacena las curvas I-V.In order to overcome the disadvantages of prior art, a system for measuring the curve is provided voltage-current in photovoltaic modules, the system of the present invention comprises in general terms and in association: a programmable power supply of four quadrants connected to the photovoltaic module; a current meter in series between the power supply and the photovoltaic module by a first pair of threads; a voltage meter connected to the module in parallel through a second pair of wires; a generator square wave connected to the current meter and the voltage to synchronize voltage and current measurements; finally a controller in communication with the source of power supply, the current meter, the voltage meter and the square wave generator that configures and coordinates the different system elements and stores the I-V curves.

De forma particular, el controlador programa la fuente de alimentación para que genere una rampa a su salida que haga variar el punto de trabajo del módulo pasando entre otros por su punto de cortocircuito, su punto de máxima potencia y su punto de circuito abierto, mientras que los medidores de tensión y de corriente miden de forma simultánea cada vez que detectan un pulso de la señal de salida del generador de onda cuadrada.In particular, the controller programs the power supply to generate a ramp at your exit that vary the module's working point by passing among others by its short circuit point, its maximum power point and its point of open circuit while voltage meters and of current measured simultaneously each time they detect a pulse of the output signal of the square wave generator.

En una realización, tanto el medidor de corriente como el medidor de tensión tienen una memoria interna y registran en ella las medidas realizadas y se encuentran en comunicación con el controlador para que, una vez finalizada la rampa, este último recoja las correspondientes medidas y almacene la curva en una base de datos.In one embodiment, both the meter current like the voltage meter have an internal memory and they record the measurements taken and are in communication with the controller so that once the ramp, the latter collect the corresponding measures and store the curve in a database.

En una realización más, la medición de la corriente se hace mediante una resistencia tipo "shunt" conectada en serie entre el módulo y la fuente de alimentación. La corriente que fluye por el módulo es proporcional a la caída de tensión en bornes de la resistencia y se mide mediante un medidor de tensión adicional.In one more embodiment, measuring the current is made by a shunt resistor connected in series between the module and the power supply. The current flowing through the module is proportional to the fall of voltage at resistance terminals and is measured by a additional tension

En una realización adicional, considerando que el sistema es preferiblemente para módulos fotovoltaicos instalados en exteriores, el sistema comprende adicionalmente un medidor de temperatura del módulo; un medidor de irradiancia; y, un módulo de adquisición de datos al cual están conectados dichos medidores de temperatura e irradiancia. El módulo de adquisición de datos se encuentra a su vez en comunicación con el controlador para que éste último reciba y registre dichos parámetros.In a further embodiment, considering that the system is preferably for installed photovoltaic modules outdoors, the system additionally comprises a module temperature; an irradiance meter; and, a module of acquisition of data to which said meters are connected temperature and irradiance The data acquisition module is is in turn in communication with the controller so that it last receive and record those parameters.

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Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de dibujos, en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as an integral part of this description, a set of drawings, where with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:

La figura 1 es un diagrama que muestra los componentes que conforman a un sistema para medir la curva tensión-corriente de un módulo fotovoltaico construido de conformidad con una realización preferida de la presente invención.Figure 1 is a diagram showing the components that make up a system to measure the curve voltage-current of a photovoltaic module constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention

La figura 2 es una curva representativa de la medición tensión corriente utilizando el sistema de la presente invención.Figure 2 is a representative curve of the current voltage measurement using the present system invention.

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Descripción detallada de la realización preferente de la invenciónDetailed description of the preferred embodiment of the invention

Haciendo referencia a la figura 1, de los dibujos que se acompañan en ella se muestra un diagrama de los componentes que integran a un sistema 10 para la medición de la curva tensión-corriente en módulos fotovoltaicos, en donde el sistema se encuentra construido de conformidad con una realización preferida de la presente invención que debe considerarse como ilustrativa más no limitativa de la misma.Referring to figure 1 of the The accompanying drawings show a diagram of the components that integrate a system 10 for measuring the voltage-current curve in photovoltaic modules, in where the system is built in accordance with a preferred embodiment of the present invention to be considered as illustrative but not limiting it.

El sistema 10 ilustrado en la figura 1, comprende en asociación, una fuente de alimentación 20 programable de cuatro cuadrantes conectada un módulo fotovoltaico 30, que puede estar instalado en exteriores; un medidor de corriente 40 conectado en serie entre la fuente de alimentación 20 y el módulo fotovoltaico 30, mediante un primer par de hilos 41 y 42; un medidor de tensión 50 conectado en paralelo al módulo 30 mediante un segundo par de hilos 51 y 52; un generador de onda cuadrada 60 conectado al medidor de corriente 40 y al medidor de tensión 50; y, un controlador 70 en comunicación con la fuente de alimentación 20, con el medidor de corriente 40, con el medidor de tensión 50 y con el generador de onda cuadrada 60.The system 10 illustrated in Figure 1, in association with a programmable power supply 20 of four quadrants connected a photovoltaic module 30, which can be installed outdoors; a current meter 40 connected in series between the power supply 20 and the module photovoltaic 30, by means of a first pair of wires 41 and 42; a voltage meter 50 connected in parallel to module 30 by means of a second pair of wires 51 and 52; a 60 square wave generator connected to the current meter 40 and the voltage meter 50; Y, a controller 70 in communication with the power supply 20, with the current meter 40, with the voltage meter 50 and with the square wave generator 60.

Más particularmente, el sistema 10 de la realización que se describe esta basado en la medición de la corriente que fluye por el módulo 30 y de la tensión en sus terminales positivo y negativo 31 y 32 desde una tensión inicial hasta una tensión final haciendo variar el punto de trabajo de dicho dispositivo de forma que pase, entre otros, por su punto de cortocircuito, su punto de máxima potencia y su punto de circuito abierto. La fuente de alimentación 20 es una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes, que es capaz funcionar como fuente y como sumidero de potencia.More particularly, system 10 of the described embodiment is based on the measurement of the current flowing through module 30 and the voltage in its positive and negative terminals 31 and 32 from an initial voltage up to a final tension by varying the working point of said device so that it passes, among others, by its point of short circuit, its maximum power point and its circuit point open. The power supply 20 is a power supply of four quadrants, which is able to function as a source and as power drain.

Para explicar lo anterior, se hace referencia a la figura 2, donde se puede mencionar que gracias al sistema de la presente invención y, en particular a la fuente de alimentación de cuatro cuadrantes, es posible tomar puntos de la curva fuera de los límites del primer cuadrante con lo que se puede calcular la corriente en corto circuito I_{sc} y la tensión en el punto de circuito abierto V_{oc} con más precisión.To explain the above, reference is made to Figure 2, where it can be mentioned that thanks to the system of the present invention and in particular to the power supply of four quadrants, it is possible to take points of the curve out of the boundaries of the first quadrant with which you can calculate the short circuit current I_ {sc} and the voltage at the point of open circuit V_ {oc} with more precision.

El uso de una fuente de alimentación de cuatro cuadrantes permite tomar curvas I-V fuera de los límites del primer cuadrante para medir I_{sc} y V_{oc} con una mayor precisión. En la figura 2, se muestra la forma de la curva desde la tensión inicial en el cuadrante II (modo fuente) pasando por el cuadrante I (modo carga) y terminando en el cuadrante IV donde se encuentra la tensión final (modo fuente). El cuadrante III (moda carga) no es utilizado.The use of a four power supply quadrants allows I-V curves to be taken outside of limits of the first quadrant to measure I_ {sc} and V_ {oc} with a Greater precision. In figure 2, the shape of the curve is shown from the initial voltage in quadrant II (source mode) passing by quadrant I (load mode) and ending in quadrant IV where the final voltage is found (source mode). Quadrant III (fashion load) is not used.

Volviendo a la figura 1, el controlador 70 podría ser una computadora personal. La comunicación del controlador 70 con la fuente de alimentación 20, el medidor de corriente 40, el medidor de tensión 50 y el generador de onda cuadrada 60, se puede realizar mediante una interfaz de comunicación 71 del tipo GPIB.Returning to figure 1, controller 70 It could be a personal computer. Controller communication 70 with the power supply 20, the current meter 40, the voltage meter 50 and square wave generator 60, you can Perform via a communication interface 71 of the GPIB type.

Por otra parte, una de las ventajas de utilizar una configuración de cuatro hilos para conectar el medidor de corriente 40 y el medidor de tensión 50 (hilos 41 y 42 parar la medida de corriente) e (hilos 51 y 52 para la medida de tensión) es evitar pérdidas de tensión por la resistencia de los cables.Moreover, one of the advantages of using a four-wire configuration to connect the meter current 40 and voltage meter 50 (wires 41 and 42 stop the current measurement) e (wires 51 and 52 for voltage measurement) is avoid voltage losses due to the resistance of the cables.

Con respecto a la medición de la corriente, en la realización que se describe ésta se mide con una resistencia tipo "shunt" 43 conectada en serie entre el módulo 30 y la fuente de alimentación 20. La tensión que cae en bornes de la resistencia 43 es proporcional a la corriente que fluye por el módulo y se mide mediante el medidor de tensión adicional 44.With respect to the measurement of the current, in the embodiment described this is measured with a resistance type "shunt" 43 connected in series between module 30 and the source of power 20. The voltage that falls on resistance terminals 43 It is proportional to the current flowing through the module and is measured using the additional voltage meter 44.

Al realizarse la medida de la curva I-V durante un transitorio, es obligatoria la captura simultánea de las componentes de tensión y corriente de cada punto de la curva. Así que ambos medidores 40 y 50 están programados para tomar una medida cada vez que les llega un pulso, por su entradas de disparo externo 45 y 55 conectadas a la salida del generador de onda cuadrada 60.When measuring the curve I-V during a transitory, the Simultaneous capture of the voltage and current components of each curve point. So both meters 40 and 50 are programmed to take a measurement every time they get a pulse, for their external trip inputs 45 and 55 connected to the output of the 60 square wave generator.

En la realización que se describe, cada medidor 40 y 50 cuenta con memoria interna para almacenar los valores de tensión y de corriente registrados durante toda la medición, una vez terminada la medición, el controlador 70 descarga desde cada uno de dichos medidores 40 y 50 los correspondientes valores almacenados, los registra y los procesa.In the embodiment described, each meter 40 and 50 has internal memory to store the values of voltage and current recorded throughout the measurement, once when the measurement is finished, the controller 70 downloads from each of said meters 40 and 50 the corresponding stored values, he records them and processes them.

En la realización que se describe, se dispone de un sistema de adquisición de datos 80, compuesto por un medidor de temperatura de módulo 81, un medidor de irradiancia 82 y módulo de conversión analógico-digital 83, en comunicación a su vez con el controlador 70, mediante una interfaz de comunicación 72, que en la realización preferente es de tipo Ethernet. Los parámetros de temperatura y de irradiancia se miden tanto al inicio como al final de la medición de la corriente y de la tensión, de forma que cuando la diferencia entre ambos registros de dichos parámetros externos supera cierto umbral se descarta la correspondiente curva I-V. El medidor de temperatura 81 puede ser del tipo resistivo de platino RTD Pt100, mientras que el medidor de irradiancia 82 puede ser un piranómetro.In the embodiment described, there is available a data acquisition system 80, consisting of a meter of module temperature 81, an irradiance meter 82 and module analog-digital conversion 83, in communication to in turn with controller 70, through a communication interface 72, which in the preferred embodiment is of the Ethernet type. The Temperature and irradiance parameters are measured both at the start as at the end of the current and voltage measurement, of so that when the difference between both records of said external parameters exceeds a certain threshold the corresponding I-V curve. Temperature meter 81 can be of the RTD Pt100 platinum resistive type, while The irradiance meter 82 may be a pyranometer.

Por lo que respecta al controlador 70, que como se ha dicho puede ser una computadora personal, en la que las curvas tensión-corriente medidas son procesadas para determinar los principales parámetros eléctricos de los módulos analizados.As regards controller 70, which as it has been said it can be a personal computer, in which the curves voltage-current measurements are processed to determine the main electrical parameters of the modules analyzed.

El utilizar una fuente de cuatro cuadrantes, permite la exploración de puntos del segundo y cuarto cuadrantes que puede ser una herramienta de diagnóstico muy útil a la hora de detectar posibles deficiencias de los módulos o problemas en una instalación, como efectos del sombreado parcial de módulos conectados en serie.Using a four quadrant font, allows the exploration of points of the second and fourth quadrants that It can be a very useful diagnostic tool when it comes to detect possible module deficiencies or problems in a installation, as effects of partial module shading connected in series.

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Mientras se ejecuta el barrido en tensión, la fuente de alimentación y los medidores de tensión y de corriente operan de forma autónoma y no precisan comunicación alguna con el controlador, siendo el generador de ondas el que lleva a cabo la sincronización. De esta forma el número de puntos de la curva I-V que se pueden capturar por unidad de tiempo sólo está limitada por los medidores de tensión y corriente utilizados, y no por la capacidad de envío de instrucciones a través de la interfaz de comunicación entre el controlador y los medidores. Es más, el mecanismo de sincronización propuesto asegura la lectura simultánea de los valores de tensión y de corriente, consiguiendo una sincronización más precisa que la que pudiera llevar a cabo el controlador a través de la interfaz de comunicación.While the voltage sweep is running, the power supply and voltage and current meters operate autonomously and do not require any communication with the controller, the wave generator being the one that carries out the synchronization. In this way the number of points on the curve I-V that can be captured per unit of time only is limited by the voltage and current meters used, and not for the ability to send instructions through the Communication interface between the controller and the meters. Is more, the proposed synchronization mechanism ensures reading Simultaneous voltage and current values, getting a more precise synchronization than the one that could carry out the controller through the communication interface.

En el controlador 70 es posible configurar distintos módulos, registrando de forma previa las características de cada módulo al cual se le practica una medición I-V con el objetivo de configurar de forma personalizada la rampa de tensión que genera la fuente de alimentación. Se pueden programar distintas campañas de medidas para que se midan curvas I-V de forma automática a intervalos de tiempo establecidos sin la necesidad de algún operario humano.In controller 70 it is possible to configure different modules, registering the characteristics in advance of each module to which a measurement is performed I-V with the objective of configuring customized the voltage ramp generated by the source of feeding. Different measurement campaigns can be programmed to that I-V curves are automatically measured at established time intervals without the need of any operator human.

Las medidas realizadas están disponibles a través de una interfaz Web que permite de forma sencilla la selección de las medidas a visualizar. Además proporciona herramientas que permiten la visualización gráfica de las curvas medidas, la evolución temporal de los parámetros meteorológicos y gráficas de dispersión entre magnitudes para analizar el grado de correlación de las mismas.The measurements made are available at through a Web interface that allows the selection of the measures to be displayed. Also provides tools that allow graphical display of curves measurements, the temporal evolution of the meteorological parameters and magnitude scatter plots to analyze the degree of correlation of them.

En la presente invención, es posible exportar toda esta información a ficheros de datos, para un posible tratamiento de los mismos usando una aplicación externa con el objetivo de hacer un estudio estadístico o de cualquier otra índole con esta información.In the present invention, it is possible to export all this information to data files, for a possible treatment thereof using an external application with the objective of doing a statistical study or of any other nature with this information.

A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.In view of this description and game of figures, the expert in the field may understand that the Embodiments of the invention that have been described may be combined in multiple ways within the object of the invention.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Lista de referenciasReference List

1010
SistemaSystem

20twenty
Fuente de Alimentación Programable de 4 Cuadrantes4 Programmable Power Supply Quadrants

3030
Módulo FotovoltaicoPhotovoltaic module

3131
Terminal PositivoPositive Terminal

3232
Terminal NegativoNegative Terminal

4040
Medidor de CorrienteCurrent meter

41 y 4241 and 42
Hilos para medir corrienteThreads to measure current

4343
Resistencia "Shunt"Shunt Resistance

4444
Medidor de Tensión en el "Shunt"Voltage Meter in the "Shunt"

45Four. Five
Entrada de disparo externoExternal trigger input

50fifty
Medidor de TensiónTensile tester

51 y 5251 and 52
Hilos para medir tensiónThreads to measure tension

5555
Entrada de disparo externoExternal trigger input

6060
Generador de Onda cuadradaSquare Wave Generator

7070
ControladorController

7171
Interfaz GPIBGPIB interface

7272
Interfaz EthernetEthernet interface

8080
Sistema de adquisición de datosData acquisition system

8181
Medidor de TemperaturaTemperature Meter

8282
Medidor de IrradianciaIrradiance Meter

8383
Módulo de Conversión Analógico-digitalConversion Module Analog-digital

Claims (8)

1. Sistema (10) para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico (30), caracterizado porque comprende:1. System (10) for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module (30), characterized in that it comprises:
a)to)
una fuente de alimentación programable (20) de cuatro cuadrantes conectada a dicho módulo fotovoltaico (30);a programmable power supply (20) four quadrants connected to said photovoltaic module (30);
b)b)
un medidor de corriente (40) conectado en serie, mediante un primer par de hilos (41, 42), entre la fuente de alimentación y el modulo fotovoltaico;a current meter (40) connected in series, using a first pair of wires (41, 42), between the power supply and the module photovoltaic;
c)C)
un medidor de tensión (50) conectado en paralelo con el modulo, mediante un segundo par de hilos (51, 52);a voltage meter (50) connected in parallel with the module, by a second pair of threads (51, 52);
d)d)
un generador de onda cuadrada (60) conectado a el medidor de corriente y al medidor de tensión para sincronizar las medidas de tensión y de corriente; y,a square wave generator (60) connected to the current meter and to the voltage meter to synchronize the voltage and voltage measurements stream; Y,
e)and)
un controlador (70) en comunicación con la fuente de alimentación (20), el medidor de corriente (40), el medidor de tensión (50) y el generador de onda. cuadrada (60).a controller (70) in communication with the power supply (20), the current meter (40), the voltage meter (50) and the wave generator square (60).
         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      
2. Sistema para la medición de la curva tensión-corriente para un módulo fotovoltaico, según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de alimentación (20) genera una rampa que hace variar el punto de trabajo del módulo fotovoltaico pasando por su punto de cortocircuito, su punto de máxima potencia y su punto de circuito abierto.2. System for measuring the voltage-current curve for a photovoltaic module, according to claim 1, characterized in that the power supply (20) generates a ramp that makes the working point of the photovoltaic module vary by passing through its short-circuit point , its maximum power point and its open circuit point. 3. Sistema para la medición de la curva tensión-corriente para un módulo fotovoltaico, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el controlador (70) es una computadora en comunicación operativa con la fuente de alimentación (20)) mediante una interfaz tipo bus GPIB.3. System for measuring the voltage-current curve for a photovoltaic module, according to claim 1 or 2, characterized in that the controller (70) is a computer in operational communication with the power supply (20)) via a type interface GPIB bus 4. Sistema para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la tensión y corriente se miden de forma simultánea.4. System for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module, according to any of claims 1 to 3, characterized in that the voltage and current are measured simultaneously. 5. Sistema para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la corriente se mide mediante una resistencia tipo "shunt" (43) conectada en serie entre el módulo y la fuente de potencia.5. System for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module, according to any of claims 1 to 4, characterized in that the current is measured by a shunt type resistor (43) connected in series between the module and the source of power 6. Sistema para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medidor de corriente (40) almacena los datos de la medición y se encuentra en comunicación con el controlador para que este descargue y registre los valores medidos por el medidor de corriente.6. System for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module, according to any of claims 1 to 5, characterized in that the current meter (40) stores the measurement data and is in communication with the controller so that this download and record the values measured by the current meter. 7. Sistema para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el medidor de tensión (50) almacena los datos de la medición y se encuentra en comunicación con el controlador para que este último descargue y registre los valores medidos por el medidor de tensión.7. System for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module, according to any of claims 1 to 6, characterized in that the voltage meter (50) stores the measurement data and is in communication with the controller so that The latter unloads and records the values measured by the voltage meter. 8. Sistema para la medición de la curva tensión corriente para un módulo fotovoltaico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende adicionalmente un medidor de temperatura (81); un medidor de irradiancia (82); y, un módulo de conversión analógico-digital (83) en comunicación con el medidor de temperatura (81) y el medidor de irradiancia (82) para registrar la temperatura de módulo e irradiancia, donde el módulo de adquisición de datos (83) está en comunicación con el controlador (70).8. System for measuring the current voltage curve for a photovoltaic module, according to any of claims 1 to 7, characterized in that it additionally comprises a temperature meter (81); an irradiance meter (82); and, an analog-digital conversion module (83) in communication with the temperature meter (81) and the irradiance meter (82) to record the module temperature and irradiance, where the data acquisition module (83) is in communication with the controller (70).
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Citations (2)

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JP2005011958A (en) * 2003-06-18 2005-01-13 Canon Inc Method and apparatus of measuring current/voltage characteristic of photoelectric converting element

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Hecktheuer et al. ¿Methodology for Photovoltaic Modules Characterization and Shading Effects Analysis¿ J. Braz. Soc. Mech. Sci. vol. 24 nº 1 Rio de Janeiro, Mar. 2002 *
Publicación en Internet University Of California At Berkeley. College Of EngineeringDepartment of Electrical Engineering and Computer Sciences ¿HP 54615B Oscilloscope Tutorial¿ 16.06.2008; Apartado 3.URL:<http://web.archive.org/web/20110207130228/ http://inst.eecs.berkeley.edu/~ee105/fa07/tutorials/ HP54615B_Tutorial.pdf 16.06.2008>> *

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