一種光伏組件的性能測試電路及測試方法
2023-09-22 08:12:20
一種光伏組件的性能測試電路及測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種光伏組件的性能測試電路及測試方法，該電路包括用於與光伏組件正負極連接的兩個連接端，兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調電阻R、用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調節電阻R1、R2，可調電阻R與第一調節電阻R1組成的第一串聯支路和用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調節電阻R2組成的第二串聯支路並聯，所述兩串聯支路的串聯點之間連接有一個電流表。本發明的光伏組件的性能測試電路及測試方法利用一電阻橋電路精確測量光伏組件的絕緣電阻，結構簡單，實施方便可以快速準確的在現場測量光伏組件的串聯內阻和絕緣電阻，對光伏組件的質量和絕緣性能進行評價，實現在實際光照下的參數測試。
【專利說明】一種光伏組件的性能測試電路及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於工業測控【技術領域】，具體涉及一種快速檢測光伏組件性能的測試電路和測試方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機和環境問題的日益加劇，太陽能光伏發電站的應用日益廣泛。目前，太陽能技術已經越來越廣泛地被應用到各行各業中，但是在利用太陽能時，必須對光伏組件的性能(主要是絕緣電阻)進行測試，因為一旦在系統絕緣故障時，很容易發生安全事故，從而造成人身、財產的危害。
[0003]根據國際標準IEC61646《地面用薄膜光伏組件——設計鑑定和定型》中關於「測定光伏組件中的載流部分與組件邊框或外部之間的絕緣是否良好」的10.3的絕緣試驗中的
10.3.4的程序要求如下:將組件引出線短路後接到有限流裝置的直流絕緣測試儀的正極，將組件暴露的金屬部分接到絕緣測試儀的負極，如果組件為無邊框，或邊框是不良導體，將組件的周邊和背面用導電箔包裹，如果組件不含有玻璃外層，將組件前面用導電箔包裹，再將導電箔連接到絕緣測試儀的負極。但在實際操作中，對於無邊框組件(如內外層玻璃封裝的光伏組件)及不含外層玻璃的組件(如柔性薄膜電池組件)絕緣試驗將組件四周邊緣用導電箔粘貼包裹，該方法操作困難，粘貼過的導電箔不能重複利用。
[0004]現在太陽能發電的原理以及其性能參數檢測成為行業人員必須掌握的基本知識，但是目前使用較多的是大型檢測儀器，設備體積和重量龐大，安裝運輸不方便，且價格昂貴，不能在現場對光伏組件的質量進行快速檢測。
[0005]中國專利申請號201210367758.X公開了一種光伏組件功率優劣快速檢測儀，夕卜接一電阻數值可精確調整並可精確讀數的外接串聯內阻；並對外接串聯內阻進行調整以保證線性方程式的成立。該檢測儀雖然結構簡單，但是該電路只能實現對光伏組件串聯內阻及功率的測量，不能對其絕緣電阻進行檢測。
[0006]中國專利申請號201210302192.2公開了一種太陽能光伏組件的絕緣測試裝置及方法，該裝置包括一個外絕緣內導電的腔體結構，絕緣橡膠袋裝有抽氣閥芯和電極接頭；測試裝置的內表面鍍有導電金屬膜，或粘貼有導電橡膠，實現對內導電。在檢測時，光伏組件放入絕緣腔體內，對絕緣腔體封口後，進行抽真空，絕緣腔體內表面的導電層包覆光伏組件，由電阻測試儀檢測絕緣電阻值。該裝置的結構比較複雜，在使用時還要對絕緣腔體抽真空，因此，還需要額外配備抽真空設備，使用較為麻煩，不適用於快速檢測；另外，該裝置也不能對光伏組件的串聯內阻進行檢測。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種光伏組件的性能測試電路，以解決現有測試設備使用麻煩無法快速檢測的問題，同時提供一種利用該測試電路的測試方法。
[0008]為了實現以上目的，本發明所光伏組件的性能測試電路採用的技術方案是:包括用於與光伏組件正負極連接的兩個連接端，所述兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調電阻R、用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調節電阻Rl、R2，可調電阻R與第一調節電阻Rl組成的第一串聯支路和用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調節電阻R2組成的第二串聯支路並聯，所述兩串聯支路的串聯點之間連接有一個電流表。
[0009]所述兩個連接端子的一端用於連接光伏組件外殼，另一端用於與地連接。
[0010]所述第一串聯支路的串聯點與第一調節電阻Rl之間串設有第一開關K1，第二調節電阻R2上並聯有第二開關K2，與可調電阻R相連的連接端子和第二串聯支路的串聯點之間串設有第三開關K3，兩串聯支路上還並聯有一電壓表。
[0011 ] 所述第一可調電阻與第二可調電阻的阻值相同。
[0012]本發明所光伏組件的性能測試方法採用的技術方案是:該方法包括如下步驟:
[0013](I)對待測光伏組件進行模擬光照，並使光照強度達到設定值；
[0014](2)第一調節電阻Rl和第二調節電阻R2為固定已知值，調節可調電阻R，當電流表的所示電流值為O時，得絕緣電阻R3=R2*R/R1。
[0015]對待測光伏組件進行模擬光照採用疝氣燈照射凹面鏡後再平行反射至待測光伏組件的方式。
[0016]所述第一調節電阻Rl和第二調節電阻R2相同。本發明的光伏組件的性能測試電路及測試方法利用一電阻橋電路精確測量光伏組件的絕緣電阻，結構簡單，實施方便可以快速準確的在現場測量光伏組件的串聯內阻和絕緣電阻，對光伏組件的質量和絕緣性能進行評價，實現在實際光照下的參數測試。
[0017]在電路中增加相應的開關和電壓表，可以對光伏組件的串聯內阻及短路電流、斷路電壓、填充因子、和並聯內阻進行測量，全面了解光伏組件的性能，實現現場對光伏組件的檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為模擬太陽光示意圖；
[0019]圖2為光伏組件的性能測試電路第一實施例的等效電路圖；
[0020]圖3為光伏組件的性能測試電路第二實施例的等效電路圖；
[0021]圖4為光伏組件的1/V和1/R關係不意圖；
[0022]圖5為光伏組件的1-V曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及具體的實施例對本發明進行進一步介紹。
[0024]如圖1所示為本發明模擬太陽光進行光照的示意圖，利用疝氣燈I照射凹面鏡2後，形成的反射光再平行反射至待測光伏組件，對待測光伏組件進行模擬光照。
[0025]如圖2所示，為本發明的光伏組件的性能測試電路實施例，圖中，VD、二極體、Rsh和Rs整體等效為一個光伏組件，其中，Vd為待測光伏組件在疝氣燈的模擬光照下產生的光伏電壓，Id為流過二極體的電流，Rsh為待測光伏組件的並聯內阻，Rs為待測光伏組件的串聯內阻。該測試電路包括用於與光伏組件正負極連接的兩個連接端，兩連接端之間串接有一個電阻橋，電阻橋包括可調電阻R、用於接入等效絕緣電阻R3的兩個接線端和兩個調節電阻R1、R2，可調電阻R與第一調節電阻Rl組成的第一串聯支路和用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調節電阻R2組成的第二串聯支路並聯，所述兩串聯支路的串聯點之間連接有一個電流表G。
[0026]絕緣電阻R3是光伏組件本身具有的一種特性，描述的是光伏組件金屬外殼與地的電阻。在將待測光伏組件接入測試電路時，兩個接線端的一端用於連接光伏組件外殼，另一端用於與地連接。
[0027]為了使用該測試電路對光伏組件的串聯內阻進行測試，將上述電路進一步進行改進，如圖3所示，在可調電阻R與第一調節電阻Rl之間串設有第一開關K1，第二調節電阻R2上並聯有第二開關K2，與可調電阻R相連的連接端子和絕緣電阻R3之間串設有第三開關K3，所述兩連接端子之間還串設有一電壓表V。
[0028]為便於計算，本實施例中第一可調電阻Rl與第二可調電阻R2的阻值相同。
[0029]本發明還提供了一種光伏組件的性能測試方法，在測量絕緣電阻時，包括如下步驟:
[0030](I)對待測光伏組件進行模擬光照，並使光照強度達到設定值:調節氙氣燈的功率，達到標準光照強度1000W/m2。
[0031](2)第一調節電阻Rl和第二調節電阻R2為固定已知值，調節可調電阻R，當可調電阻R與絕緣電阻R3之間的電流值為O時，可得絕緣電阻R3=R2*R/R1。
[0032]上述測量方法的測量原理如下:在穩定光照強度下，閉合1、K3，斷開K2，根據基爾霍夫電流定律和歐姆定律:
[0033]I1 = 12+1
[0034]I4 = 13+1(I)
[0035]V = I1IHI2R1
[0036]V = I3R3+I4R2(2)
[0037]由⑴和(2)得到:
[0038]I1(IHR1)-1R1 = I3 (R3+R2)+IR2 (3)
[0039]由於本實施例的R1=R2，調節R，當I=O時，I1=I3, R3=R,從而精確測量光伏組件的絕緣電阻R3。
[0040]另外，本發明的測試電路還能對光伏組件的串聯內阻Rs進行測量，其測量過程如下:在模擬光照強度下，KpK3斷開，K2閉合，調節可調電阻R，電壓表和電流表的示值分別為
1、V，記錄一系列的R、1、V數據，根據全電路歐姆定律:
[0041]V = IR (4)
【權利要求】
1.一種光伏組件的性能測試電路，其特徵在於:包括用於與光伏組件正負極連接的兩個連接端，所述兩連接端之間串接有一個電阻橋，所述電阻橋包括可調電阻R、用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端和兩個調節電阻R1、R2，可調電阻R與第一調節電阻Rl組成的第一串聯支路和用於接入等效絕緣電阻的兩個接線端與第二調節電阻R2組成的第二串聯支路並聯，所述兩串聯支路的串聯點之間連接有一個電流表。
2.根據權利要求1所述的光伏組件的性能測試電路，其特徵在於:所述兩個連接端子的一端用於連接光伏組件外殼，另一端用於與地連接。
3.根據權利要求2所述的光伏組件的性能測試電路，其特徵在於:所述第一串聯支路的串聯點與第一調節電阻Rl之間串設有第一開關K1，第二調節電阻R2上並聯有第二開關K2，與可調電阻R相連的連接端子和第二串聯支路的串聯點之間串設有第三開關K3，兩串聯支路上還並聯有一電壓表。
4.根據權利要求2或3所述的光伏組件的性能測試電路，其特徵在於:所述第一可調電阻與第二可調電阻的阻值相同。
5.一種利用如權利要求1所述的光伏組件的性能測試電路的性能測試方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)對待測光伏組件進行模擬光照，並使光照強度達到設定值； (2)第一調節電阻Rl和第二調節電阻R2為固定已知值，調節可調電阻R，當電流表的所示電流值為O時，得絕緣電阻R3=R2*R/R1。
6.根據權利要求5所述的光伏組件的性能測試方法，其特徵在於:對待測光伏組件進行模擬光照採用疝氣燈照射凹面鏡後再平行反射至待測光伏組件的方式。
7.根據權利要求5或6所述的光伏組件的性能測試方法，其特徵在於:所述第一調節電阻Rl和第二調節電阻R2相同。
【文檔編號】G01R27/08GK103529302SQ201310439670
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】朱美玲, 丁曉, 王偉, 朱翠麗, 江新峰, 胡筱, 雷振鋒, 楊恢宏 申請人:國家電網公司, 許繼集團有限公司