一種光輻照強度檢測器及其檢測方法
2023-04-26 04:24:11
一種光輻照強度檢測器及其檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種光輻照強度檢測器及其檢測方法，其中光輻照強度檢測器包括光伏電池組件以及與其串聯形成閉合迴路的分流器，所述光伏電池組件用以將光輻射轉換為電流量，所述分流器用以將所述電流量轉換為用以計算光輻照強度的電壓值。本發明以低成本實現光輻照強度數據採集，且結構簡單可靠，安裝便捷，適合大量工程項目的推廣使用。
【專利說明】一種光輻照強度檢測器及其檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於光輻射的智能檢測領域，尤其涉及一種光輻照強度檢測器及其檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 目前，日常生活中對太陽能的利用越來越廣泛，其中多涉及汽車，家電、氣象、農業 等行業。在太陽能熱水器等家電領域，對太陽能的利用主要面臨光輻照強度數據採集困難 的智能化難題。
[0003] 現有技術中，用來檢測光輻照強度的傳感器多採用實驗室級別專業測試傳感器， 同時配置電腦進行數據檢測。例如，TBQ-2太陽總輻射表，它是利用熱電效應原理測量太陽 總輻射，主要由雙層石英玻璃罩、感應元件、遮光板、表體、乾燥劑等部分組成，感應元件採 用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面塗有高吸收率的黑色塗層，熱接點在感應面上，而冷結 點則位於機體內，當有陽光照射時溫度升高，冷熱接點產生溫差電勢，在線性範圍內，該電 動勢與太陽輻照度成正比。
[0004] 但是，上述所述太陽總輻射表不適用於工程項目，其主要存在以下缺陷：
[0005] 1、結構複雜，價格昂貴：上述所述太陽總輻射表，主要包括雙層石英玻璃罩、感應 元件、遮光板、表體、乾燥劑等，為減小溫度對檢測數據的影響還需配有溫度補償線路，結構 複雜，且為保障測量精度，對各元器件要求較高，如玻璃罩為經過精密的光學冷加工磨製而 成，製作成本高。
[0006] 2、安裝要求複雜，需定期維護保養：基於總輻射表設計特點，儀器需安裝在四周 空曠、儀器感應面上終年沒有任何障礙物的地方，而且每次使用之前都應先調整底角螺栓， 使水平泡內的小氣泡處於中心圈內，另外還需定期更換乾燥劑和擦拭玻璃罩以滿足精度要 求。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是針對上述太陽總輻射表安裝複雜、成本高等問題，提出的一種依 據光伏板的光伏特性曲線進行光輻照強度測試的光輻照強度檢測器及其檢測方法，使安裝 檢測便捷、大大降低成本，且適用於工程項目，無需維護保養。
[0008] 為了達到上述目的，本發明提出一種光輻照強度檢測器，包括用以將光輻射轉換 為電流量的光伏電池組件和將電流量轉換為電壓值的分流器，所述光伏電池組件與分流器 串聯形成閉合迴路。
[0009] 作為優選，考慮到光伏板的特性曲線受溫度的影響，在所述光伏電池組件背面設 置感測光伏板溫度的溫度傳感器。
[0010] 作為優選，所述光伏電池組件，採用乙烯基乙酸乙脂膜將單晶電池片粘結在鋼化 玻璃和背板之間。
[0011] 作為優選，在所述光伏電池組件的邊緣設有鋁邊框，以保護組件和方便組件的連 接固定。
[0012] 作為優選，所述低鐵鋼化玻璃為自清潔玻璃，以減少灰塵的沉積對檢測的影響。
[0013] 本發明另外還提出一種光輻照強度檢測器的檢測方法，包括：a.光伏電池組件接 受光輻射並將其轉換為電流量；b.分流器將電流量轉換為電壓值；c.依據電壓值得出光輻 照強度的大小。
[0014] 作為優選，在所述c步驟之前還包括對光伏電池板進行溫度檢測的步驟，所述c步 驟中結合溫度和電壓值得出光輻照強度值。
[0015] 作為優選，利用函數計算的方法，經大量及反覆數據整理進行Matlab仿真得到不 同環境下光輻照強度曲線函數？(1)=8.817【1+(1'-25)*0.4】+14.015，其中疋"）為光 輻照強度值；X為測試電壓值；T為電池板溫度值，通過上述函數計算出光輻照強度數值。
[0016] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在於：
[0017] 1、本發明採用全新的檢測原理和手段進行光輻照強度實測，結構簡單，低成本實 現光輻照強度數據採集，很適合大量工程項目的推廣使用。
[0018] 2、安裝使用時同被測產品從平面安裝，直接固定於光伏板或集熱器支架即可，安 裝監測便捷，且無需維護保養。
[0019] 3、對電池板特性曲線進行溫度補償，經大量及反覆數據整理進行Matlab仿真得 到不同環境下光輻照強度曲線函數來計算光輻照強度數值，檢測方法簡單可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明實施例一光輻照強度檢測器的結構示意圖；
[0021] 圖2為本發明實施例二光輻照強度檢測器的結構示意圖；
[0022] 圖3為本發明實施例三光輻照強度檢測器的檢測方法流程圖；
[0023] 圖4為本發明實施例四光輻照強度檢測器的檢測方法流程圖；
[0024] 圖5為本發明實施例四光伏電池板伏安特性曲線圖；
[0025] 圖6為本發明實施例四光伏電池板溫度特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了能夠更清楚的理解本發明的上述目的和優點，下面結合附圖對本發明的具體 實施方式做詳細地描述：
[0027] 實施例一，如圖1所示，本實施例提供的光輻照強度檢測器，包括用以將光輻射轉 換為電流量的光伏電池組件和將電流量轉換為電壓值的分流器，光伏電池組件與分流器串 聯形成閉合迴路，其中光伏電池組件從上至下依次包括鋼化玻璃、單晶電池片和背板，三者 通過乙烯基乙酸乙脂膜（EVA)固定粘結，單晶電池片的正負極由光伏電池組件接線盒引 出。
[0028] 本實施例中鋼化玻璃採用低鐵自清潔玻璃，規格為200mm*150mm，透光率高，同時 能減少灰塵的沉積對檢測的影響，對單晶電池片起到很好的保護作用；單晶電池片採用規 格為125mm*125mm的方片；分流器採用規格為SD-10A的0. 5級雙輸入雙輸出分流器；背板 採用聚氟乙烯複合膜（TPT)，耐候性強，與粘結材料結合牢固，有利於光電轉換效率的提高； 組件的正負極在接線盒內與設計好的電纜相連接，接線盒對接線起到保護作用，接線盒與 光伏電池組件部件以及引出線處採用矽膠密封，以預防下雨等環境因素的影響。各元件組 合封裝成200mm*150mm*40mm的光伏電池組件，並預留正負極引線一套，元器件穩定性好、 成本低。
[0029] 安裝使用時，光伏電池組件同被測產品從平面安裝，直接固定於光伏板或集熱器 支架即可，光伏電池組件採用無罩設計，減小了光線折射和反射的損失，另外在光伏電池組 件的邊緣設有鋁邊框，以保護組件和方便組件的連接固定，光輻射透過鋼化玻璃經單晶電 池片轉換為電流量，電流通過分流器轉換為便於分析的電壓值，根據電壓值獲得光輻照強 度值，結構原理簡單，安裝方便。
[0030] 本實施例光輻照強度檢測器提供的光輻照強度檢測器設計安裝簡單，成本低。
[0031] 實施例二，考慮到光伏板的特性曲線受溫度的影響，需對光伏板的特性曲線進行 溫度補償，如圖2所示，相較於實施例一，實施例二與實施例一的主要區別在於在光伏電池 組件背面增加一用以感測電池板溫度的溫度傳感器，並由傳感器引線將溫度信號引出至外 部設備。通過溫度校正，結合電壓值獲得更為準確的光輻照強度值，檢測精度更為準確。
[0032] 本實施例光輻照強度檢測器與TBQ-2太陽總輻射表測試光輻照強度的對比試驗 結果如下表所示。
[0033]
【權利要求】
1. 一種光輻照強度檢測器，其特徵在於，包括光伏電池組件以及與其串聯形成閉合回 路的分流器，所述光伏電池組件用以將光輻射轉換為電流量，所述分流器用以將所述電流 量轉換為用以計算光輻照強度的電壓值。
2. 根據權利要求1所述的光輻照強度檢測器，其特徵在於，所述光伏電池組件背面設 有用以感測光伏板溫度的溫度傳感器。
3. 根據權利要求2所述的光輻照強度檢測器，其特徵在於，所述光伏電池組件從上至 下依次包括鋼化玻璃、單晶電池片和背板，三者通過乙烯基乙酸乙脂膜固定粘結，所述單 晶電池片的正負極由光伏電池組件接線盒引出。
4. 根據權利要求3所述的光輻照強度檢測器，其特徵在於，所述光伏電池組件邊緣設 有鋁邊框。
5. 根據權利要求4所述的光輻照強度檢測器，其特徵在於，所述分流器與分流器接線 盒相連，並由分流器接線盒引出線將測試信號引出。
6. 根據權利要求5所述的光輻照強度檢測器，其特徵在於，所述鋼化玻璃為低鐵自清 潔玻璃。
7. -種光輻照強度檢測器的檢測方法，其特徵在於，包括： 光伏電池組件接受光輻射並將其轉換為電流量； 分流器將電流量轉換為電壓值； 依據電壓值得出光輻照強度的大小。
8. 根據權利要求7所述的光輻照強度檢測器的檢測方法，其特徵在於，在所述c步驟之 前還包括對光伏電池板進行溫度檢測的步驟，所述c步驟中結合溫度和電壓值得出光輻照 強度值。
9. 根據權利要求8所述的光輻照強度檢測器的檢測方法，其特徵在於，所述步驟c中， 通過如下函數計算出光輻照強度數值： F(x)=8.817【x+ (T-25) * 0.4】+14.015， 其中：F (x)為光輻照強度值；x為測試電壓值；T為電池板溫度值。
【文檔編號】G01J1/42GK104457978SQ201410558112
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】劉曉紅 申請人:青島農業大學