• 一種光伏組件的現場測試儀的制作方法

                文檔序號:7407307
                一種光伏組件的現場測試儀的制作方法
                【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏組件的現場測試儀,與待測的光伏組件和電壓表連接,現場測試儀包括標准組件、磁電系直流安培表、磁電系直流毫安表和電子負載模塊,光伏組件通過磁電系直流安培表連接電子負載模塊,標准組件連接磁電系直流毫安表;通過電子負載模塊將光伏組件的電能輸入供電,控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,使短路電流保持第二預設時間後降低至零,由磁電系直流安培表檢測光伏組件的短路電流,磁電系直流毫安表檢測標准組件的太陽輻射強度相對值,測試過程中不會出現可察覺的直流電弧,即使太陽輻射度阈值明顯下降也能正常完成測試;充分利用被測的光伏組件供電,減少了電池成本且更加節能環保。
                【專利說明】一種光伏組件的現場測試儀

                【技術領域】
                [0001]本實用新型涉及光伏測試【技術領域】,特別涉及一種光伏組件的現場測試儀。

                【背景技術】
                [0002]光伏電站投入運行前必須經過嚴格檢測後驗收,投入運行後也要有針對地對光伏電站各子陣列的1-V特性進行測試,查找故障隱患,以便日常維護及維修。在光伏電站運行現場維護時,工作人員若用萬用表直接測量光伏組件的開路電壓正常,並不能判定該光伏組件基本正常。開路電壓檢測無法發現太陽電池的缺陷,如比較明顯的缺陷有隱裂、閃電紋等。同時,根據實際測試發現,當光伏組件被陰影嚴重遮擋時,其輸出功率非常低,但此時光伏組件實測的開路電壓仍可能很高的(可達正常光伏組件開路電壓的90%以上)。因此,開路電壓測量對光伏組件的輸出能力判定基本上不具有參考性。光伏組件的短路電流Isc的測量對運維現場判斷光伏組件功能是否正常起重要的參考作用。
                [0003]但是,在陽光下若人手直接將光伏組件正負端子通過導線短接,由于直流電弧本身相當強(比有效值相等的交流電強很多),這樣直接操作時火花會非常明顯,甚至會損壞光伏組件的接線端子,還會對現場操作人員造成一定的安全隱患,存在一定的檢測危險。
                [0004]目前,市場上已有專用的光伏陣列1-V特性測試儀,其用于電站現場的光伏組件或組串等的運維測試,但其成本較高、同時市場銷售價格也很高。並且,現有的光伏陣列1-V特性測試儀對測試環境要求較爲嚴格、即對測試現場太陽輻射度的大小及穩定程度要求較高,達不到最低太陽輻射度阈值(典型值一般爲700WAT2,而相應地STC標准的理想太陽輻射度定義爲1000W/nT2)時測試儀將無法正常運行。但實際上這個太陽輻射水平並不是每天經常出現的,特別是在現場操作時若天空中有雲層遮擋就可能已無法正常測試,這對現場運維人員的工作進度計劃等的安排造成了一定的困難。
                [0005]另外,一般而言,現有的光伏陣列系統1-V測試儀都需要有外接穩定的電源或內置電池供電才可開機工作,從而增加了電池成本和相關供電電路。
                實用新型內容
                [0006]鑒于上述現有技術的不足之處,本實用新型的目的在于提供一種光伏組件的現場測試儀,以解決現有光伏陣列系統1-V測試儀成本較高、對測試環境要求較爲苛刻的問題。
                [0007]爲了達到上述目的,本實用新型采取了以下技術方案:
                [0008]一種光伏組件的現場測試儀,與待測的光伏組件和電壓表連接,其中,所述現場測試儀包括:
                [0009]標准組件;
                [0010]用于檢測光伏組件的短路電流的磁電系直流安培表;
                [0011]用于檢測標准組件的太陽輻射強度相對值的磁電系直流毫安表;
                [0012]用于使用光伏組件的電能供電,控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,使短路電流保持第二預設時間後降低至零的電子負載模塊;
                [0013]所述光伏組件通過磁電系直流安培表連接電子負載模塊,所述標准組件連接磁電系直流毫安表。
                [0014]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述磁電系直流安培表的指針表盤設置在現場測試儀外殼的左邊,磁電系直流毫安表的指針表盤設置在現場測試儀外殼的右邊,電子負載模塊的啓動按鈕設置在現場測試儀外殼的下方,電子負載模塊的預備指示燈設置在啓動按鈕的上方,現場測試儀外殼的頂部中間設置有用于插入光伏組件的正、負極的光伏接入端子,現場測試儀外殼的頂部左邊設置有用于外接電壓表的電壓表接口,現場測試儀外殼的頂部右邊設置有用于接入標准組件的標准組件接口。
                [0015]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述電子負載模塊包括:
                [0016]用于將光伏組件的電壓穩定輸出爲工作電壓的穩壓單兀;
                [0017]用于根據穩壓單元輸出的電壓充電儲能,以及在光伏組件無電壓輸出時爲電流控制單元供電的儲能單元;
                [0018]用于控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,短路電流保持第二預設時間後降低至零的電流控制單元;
                [0019]用于根據所述穩壓單元的工作狀態控制預備指示燈亮滅的指示單元;
                [0020]光伏組件的正輸出端連接磁電系直流安培表的正極和電壓表的正極,光伏組件的負輸出端、電壓表的負極均接地;所述磁電系直流安培表的負極連接電子負載模塊的穩壓單元和電流控制單元,儲能單元、電流控制單元和指示單元均連接穩壓單元。
                [0021]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述穩壓單元包括第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻和三極管,所述三極管的基極連接第一二極管的正極、還通過第一電阻接地,三極管的集電極連接第一二極管的負極、儲能單元、指示單元、電流控制單元和第二電阻的一端,三極管的發射極極低,所述第二電阻的另一端連接第二二極管的負極,所述第二二極管的正極連接電流控制單元和磁電系直流安培表的負極。
                [0022]所述的光伏組件的現場測試儀中,述儲能單元包括第一電容,所述第一電容的一端連接第一二極管的負極和指示單元,第一電容的另一端接地。
                [0023]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述電流控制單元包括功率場效應管、啓動按鈕、繼電器、第三二極管、第二電容、第三電阻、第四電阻和第五電阻,所述功率場效應管的柵極通過第三電阻連接第四電阻的一端和第二電容的一端,功率場效應管的漏極連接第二二極管的正極和磁電系直流安培表的負極,功率場效應管的源極接地,所述第二電容的另一端接地,所述第四電阻的另一端連接繼電器的第I腳、還通過第五電阻連接指示單元和第二電阻的一端,所述繼電器的第2腳連接第三二極管的負極,第三二極管的正極接地,繼電器的第3腳接地,繼電器的第4腳連接啓動按鈕的一端,繼電器的第5腳連接啓動按鈕的另一端、指示單元和第二電阻的一端。
                [0024]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述指示單元包括第四二極管、指示燈和第六電阻,所述第四二極管的正極通過第六電阻連接指示燈的正極,第四二極管的負極連接第一電容的一端和啓動按鈕的另一端,指示燈的負極地接。
                [0025]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述第一二極管爲反向導通的穩壓二極管,其型號爲1N4741A ;第二二極管爲防反二極管,三極管爲NPN三極管。
                [0026]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述第一電容的容值爲47000uF,第二電容的容值爲470uF,功率場效應管爲NMOS場效應管。
                [0027]所述的光伏組件的現場測試儀中,所述第四二極管爲反向導通的穩壓二極管,指示燈即是預備指示燈。
                [0028]相較于現有技術,本實用新型提供的一種光伏組件的現場測試儀,通過電子負載模塊將光伏組件的電能輸入進行供電,控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,使短路電流保持第二預設時間後降低至零,由磁電系直流安培表檢測光伏組件的短路電流,磁電系直流毫安表檢測標准組件的太陽輻射強度相對值,能安全穩定地讀取電站光伏組件在陽光下工作的短路電流,測試過程中不會出現可察覺的直流電弧,即使太陽輻射度阈值明顯下降也能正常完成測試;還充分利用被測的光伏組件供電、去掉了現有測試儀需要外接電源或電池供電的相關設計,進一步節省研發成本,實現了電站運維現場的太陽光下光伏組件及組串級電力輸出能力的測試判斷。

                【專利附圖】

                【附圖說明】
                [0029]圖1爲本實用新型光伏組件的現場測試儀一應用實施例的結構框圖。
                [0030]圖2爲本實用新型光伏組件的現場測試儀一角度示意圖。
                [0031]圖3爲本實用新型光伏組件的現場測試儀一應用實施例的電路圖。
                [0032]圖4爲本實用新型光伏組件的現場測試儀較佳實施例二的結構框圖。
                [0033]圖5爲本實用新型光伏組件的現場測試儀較佳實施例三的結構框圖。

                【具體實施方式】
                [0034]本實用新型提供一種光伏組件的現場測試儀,通過改進內部結構使其滿足現場測試基本功能的基礎上減少成本,測試時即使太陽輻射度明顯下降也能正常完成測試;還充分利用被測的光伏組件供電、去掉了現有測試儀需要外接電源或電池供電的相關設計,進一步節省研發成本,提供了一種無需外接電源或電池供電的工作方式。爲使本實用新型的目的、技術方案及效果更加清楚、明確,以下參照附圖並舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型,並不用于限定本實用新型。
                [0035]請同時參閱圖1圖2,在本實用新型提供的光伏組件的現場測試儀的一體化方案中,所述現場測試儀I與待測的PV (photovoltaic,光伏)組件2連接,將光伏組件産生的電能對所述現場測試儀I供電。所述現場測試儀I包括指針式的磁電系直流安培表10、指針式的磁電系直流毫安表20、標准組件30 (其爲本【技術領域】的專用名詞)和電子負載模塊40。所述電子負載模塊40帶有啓動按鈕304和預備指示燈。所述光伏組件通過磁電系直流安培表10連接電子負載模塊40,所述標准組件30連接磁電系直流毫安表20。圖2中示出現場測試儀的外殼結構。磁電系直流安培表10的指針表盤設置在現場測試儀外殼的左邊,即圖2中左邊半圓形,其能檢測顯示出光伏組件的短路電流Isc。磁電系直流毫安表的指針表盤設置在現場測試儀外殼的右邊,如圖2中右邊半圓形,其指針區域刻畫了用于顯示太陽輻射強度相對值的刻度。電子負載模塊40的啓動按鈕304設置在現場測試儀外殼的下方,電子負載模塊40的預備指示燈303設置在啓動按鈕304的上方,用于外接電壓表3 (如圖3所示)的電壓表接口 301設置在現場測試儀I的左上角,可選用萬用表表筆的香蕉頭等標准。用于接入標准組件的標准組件接口 302設置在現場測試儀I的右上角,可選用優質的DC2.1mm直流插頭等形式。
                [0036]在具體實施時,光伏組件的正、負極插入現場測試儀I的光伏接入端子MC4中,由光伏組件的電能對現場測試儀I供電。光伏組件接入光伏接入端子MC4後,預備指示燈303將點亮發出高亮藍色,提示系統已成功進入測試的待機狀態,此時只需按一下啓動按鈕304,系統將自動完成測試。
                [0037]測試過程中,所述電子負載模塊40控制光伏組件2的輸出電流在第一預設時間內由原來的接近于零平穩快速上升並最終穩定在短路狀態,該短路狀態保持第二預設時間(約5?8S)後,再控制光伏組件的輸出電流快速平穩地降低至接近于零。此時,通過外接的電壓表讀取的電壓值即可判斷爲光伏組件的開路電壓。在所述輸出電流的變化過程中,預備指示燈也會由原來的點亮變爲熄滅,且熄滅狀態維持一定的時間後,再次重新變爲高亮,表明電子負載模塊40已爲下一次的測量做好准備。與光伏組件直接短接方式的不同之處在于,在本實施例的整個測試工作過程中,由于光伏組件的輸出電流在電子負載模塊40的控制下是平穩變化的,因此全程均完全不會出現可察覺的直流電弧,確保了測試過程的安全性。
                [0038]本實施例通過磁電系直流毫安表20和標准組件30來檢測太陽輻射強度相對值。本實施例中,可優選與運維電站所用光伏組件相同類型的電池材料(如多晶硅太陽電池)來制作標准組件30。標准組件30的尺寸大小、技術規範、制作方式爲現有技術,此處對此不作詳述。操作人員可以很方便地把標准組件30的放置傾角與電站光伏組件保持一致。同時,基于出廠前已對標准組件30和配套的磁電系直流毫安表20的刻度盤按STC( standardtest condit1n,標准測試條件,是世界公認的地面光伏組件標准測試條件)標准進行標定。並且標准組件30的溫度特性與電站光伏組件的溫度特性非常接近(兩者材料相同,傾角相同),標准組件30檢測到的太陽輻射強度相對值也就能很好地反應出被測的光伏組件上的太陽輻射強度相對值。也即是說,在電站的運維現場可依據磁電系直流毫安表20的指針所處刻度直接判讀出電站現場的太陽輻射強度相對值。如太陽輻射度1000W/nT2在標准溫度及大氣質量時,標准組件30的短路電流在磁電系直流毫安表20上可用刻度系數1.0標記,爲500W/nT2時則可用刻度系數0.5標記。
                [0039]之後,將電子負載模塊40檢測出的光伏組件的短路電流Isc除以磁電系直流毫安表20上顯示的刻度系數,即可快速得出歸一化的Isc值。該歸一化測算值與組件銘牌所標示Isc值的吻合程度可以很好地表征該光伏組件的基本電氣輸出性能。
                [0040]請一並參閱圖3,所述電子負載模塊40包括穩壓單元401、儲能單元402、電流控制單元403和指示單元404。如圖3所示,光伏組件2的正輸出端PV+連接磁電系直流安培表10的正極和電壓表3的正極,光伏組件2的負輸出端PV-、電壓表3的負極均接地。所述磁電系直流安培表10的負極連接電子負載模塊40的穩壓單元401和電流控制單元403,儲能單元402、電流控制單元403和指示單元404均連接穩壓單元401。
                [0041 ] 本實施例中,所述穩壓單元401用于將光伏組件2的電壓穩定輸出爲工作電壓。儲能單元402用于根據穩壓單元輸出的電壓充電儲能,在光伏組件2無電壓輸出時爲電流控制單元403供電。電流控制單元403用于控制光伏組件2的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,短路電流保持第二預設時間後降低至接近于零。指示單元404根據穩壓單元的工作狀態控制預備指示燈亮滅。
                [0042]請繼續參閱圖3,在具體實施時,所述穩壓單元401包括第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2和三極管Ql,所述三極管Ql的基極連接第一二極管Dl的正極、還通過第一電阻Rl接地,三極管Ql的集電極連接第一二極管Dl的負極、儲能單元402、指示單元404、電流控制單元403和第二電阻R2的一端,三極管Ql的發射極接地,所述第二電阻R2的另一端連接第二二極管D2的負極,所述第二二極管D2的正極連接電流控制單元403和磁電系直流安培表10的負極。
                [0043]其中,所述第一二極管Dl爲反向導通的穩壓二極管,其型號爲1N4741A。第二二極管D2爲防反二極管,三極管Ql爲NPN三極管。所述穩壓單元401也叫並聯型穩壓器,其對光伏組件2輸出的電壓進行穩壓。當光伏組件2輸出的電壓過大,即大于第一二極管Dl的導通電壓時,第一二極管Dl導通使三極管Ql導通,以維持穩壓單元401、儲能單元402、電流控制單元403、指示單元404的供電值正常,即小于第一二極管Dl的導通電壓時,三極管Ql截止,保持當前光伏組件2輸出的電壓。當光伏組件2輸出的電壓爲OV時,第二二極管D2起隔離作用,以維持儲能單元402主要對電流控制單元403的供電。
                [0044]所述儲能單元402包括第一電容Cl,所述第一電容Cl的一端連接第一二極管Dl的負極和指示單元404,第一電容Cl的另一端接地。所述第一電容Cl的電容值爲47000uF。所述第一電容Cl能進一步穩定穩壓單兀401輸出的工作電壓。當光伏組件2輸出的電壓較高時,並聯型穩壓器可對第一電容Cl充電。第一電容Cl存儲的電能用于對電流控制單元403供電。
                [0045]所述電流控制單元403包括啓動按鈕304、繼電器K、第三二極管D3、第二電容C2、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5,所述功率場效應管Q2的柵極通過第三電阻R3連接第四電阻R4的一端和第二電容C2的一端,功率場效應管Q2的漏極連接第二二極管D2的正極和磁電系直流安培表10的負極,功率場效應管Q2的源極接地,所述第二電容C2的另一端接地,所述第四電阻R4的另一端連接繼電器K的第I腳、還通過第五電阻R5連接指示單元404和第二電阻R2的一端,所述繼電器K的第2腳連接第三二極管D3的負極,第三二極管D3的正極接地,繼電器K的第3腳接地,繼電器K的第4腳連接啓動按鈕304的一端,繼電器K的第5腳連接啓動按鈕304的另一端、指示單元404和第二電阻R2的一端。
                [0046]其中,所述功率場效應管Q2爲NMOS場效應管。第二電容C2的容值爲470uF,所述第二電容C2通過第三電阻R3並接在功率場效應管Q2的柵極與地之間,用于使功率場效應管Q2導通與截止的轉換過程趨于平穩。第一電容Cl存儲的電能用于對繼電器線圈供電、以及對功率場效應管Q2的驅動提供足夠的電力。
                [0047]當啓動按鈕304被按下時,繼電器K的線圈立即通電使第一觸點(常開)與動觸點連接、與第二觸點(常閉)斷開,線圈得電後觸點連接方式如圖3中實線所示。第一觸點迅速吸合並完成自鎖,並聯穩壓器輸出的電壓依次通過第五電阻R5、第四電阻R4對第二電容C2充電。第二電容C2的電壓上升過程中使功率場效應管Q2從截止狀態逐漸進入導通狀態(完全導通),導致光伏組件2的正、負輸出端之間的電壓最終下降至接近0V,相當于其正、負輸出端短路,此時磁電系安培表10讀出的即是光伏組件的短路電流Isc。功率場效應管Q2從截止狀態逐漸進入導通狀態的時間即爲第一預設時間。
                [0048]由于光伏組件輸出的電壓近于0V,同時第二二極管D2 (防反二極管)起到良好的隔離作用,通過第一電容Cl緩慢放電來維持功率場效應管Q2的飽和導通,維持的這段時間即爲第二預設時間。當第一電容Cl的電壓降低至繼電器K線圈的吸力不足以維持觸點吸合時,繼電器K的第一觸點(常開)斷開其線圈立即斷電退出自鎖,同時第二觸點(常閉)閉合,即圖3中虛線所示的連接方式。第五電阻R5與第三二極管D3連接。第二電容C2依次通過第四電阻R4、第三二極管D3放電,並最終降低至第三二極管D3的穩壓值,,光伏組件2的輸出電流由最大值Isc快速降爲0A,功率場效應管Q2重新進入截止狀態。此時光伏組件2的輸出近乎開路狀態,其實際輸出電壓接近Uoc (開路電壓)值,由電壓表3直接測量獲得其開路電壓的大小。
                [0049]爲了方便操作人員了解短路電流Isc的測試過程,本實施例通過控制指示單元404中預備指示燈的亮滅來進行提示。所述指示單元404包括第四二極管D4、指示燈D5和第六電阻R6,所述第四二極管D4的正極通過第六電阻R6連接指示燈D5的正極,第四二極管D4的負極連接第一電容Cl的一端和啓動按鈕304的另一端,指示燈D5的負極地接。
                [0050]其中,所述第四二極管D4爲反向導通的穩壓二極管。指示燈D5即是預備指示燈。當並聯穩壓器輸出的電壓大于臨界值(如11.5V)時,第四二極管D4反向導通點亮指示燈D5,表示所述現場測試儀已准備就緒可以進行新的測試。
                [0051]需要理解的是,上述電子負載模塊40的結構組成在具體實施時還可以采用其他電路結構,本實施例對其具體電路結構不作限定。只要能實現控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內由原來的接近于零平穩快速上升爲短路電流,該短路電流保持第二預設時間後,再快速平穩地降低至接近于零,這種電路結構都應屬于本實施例的保護範圍。
                [0052]請繼續參閱圖3,上述光伏組件的現場測試儀的工作原理如下:
                [0053]當光伏組件2接入所述現場測試儀時,光伏組件2對現場測試儀供電。當穩壓單元401輸出的電壓大于臨界值(如11.5V)時,指示燈D5被點亮發出藍光,表示所述現場測試儀已准備就緒可以進行測試。
                [0054]若啓動按鈕304被按下,則繼電器K的觸點連接方式如3中實線所示,並聯穩壓器輸出的電壓依次通過第五電阻R5、第四電阻R4對第二電容C2充電。第二電容C2的電壓上升過程中使功率場效應管Q2從截止狀態逐漸進入完全導通狀態,導致光伏組件2的正、負輸出端之間的電壓最終下降至接近0V,光伏組件2的正、負輸出端短路,磁電系安培表10讀出的即是光伏組件的短路電流Isc。此時指示燈D5熄滅。
                [0055]第一電容Cl緩慢放電來維持功率場效應管Q2的飽和導通,功率場效應管Q2保持導通的狀態爲穩定狀態,此狀態下短路電流Isc穩定,此時通過磁電系安培表10直接讀出的短路電流Isc的值更准確。當第一電容Cl的電壓降低至繼電器K線圈的吸力不足以維持觸點吸合時,繼電器K觸點連接方式如圖3中虛線所示。第二電容C2依次通過第四電阻R4、第三二極管D3放電,並最終降低至第三二極管D3的穩壓值,光伏組件2的輸出電流由最大值Isc快速降爲0A,功率場效應管Q2重新進入截止狀態。此時光伏組件2的輸出近乎開路狀態,電壓表3直接測量獲得其Uoc (開路電壓)值的大小。
                [0056]將讀取的短路電流Isc除以磁電系直流毫安表20上顯示的刻度系數,即可快速得出歸一化的Isc值,該Isc值即可表征該光伏組件的基本電氣輸出性能。
                [0057]光伏組件再次輸出高電壓經過第二二極管D2、第二電阻R2對並聯穩壓器供電的同時爲第一電容Cl充電,當第一電容Cl的電壓上升到標准值時指示燈D5再次點亮,此時304按鈕將重新生效可准備好下一次的測量。
                [0058]應當理解的是,上述實施例中提及的現場測試儀I采用一體化方案,其能測試出光伏組件的基本電氣輸出性能,且測試結果准確性較高、成本較低,性能穩定。爲了更節省成本,此處還提供所述光伏組件的現場測試儀的較佳實施例二的結構圖。請參閱圖4,現場測試儀的較佳實施例二爲最簡方案,其包括依次連接的光伏組件2、安培表11和電子負載模塊40。在具體實施時將待測的光伏組件2串接工作人員自備的安培表11 (也可采用所述的指針式的磁電系直流安培表10)後,接入上述電子負載模塊40即可。具體操作過程與上述實施例相同,此處不作詳述。該較佳實施例二的成品實物可以做到非常小巧而更易于攜帶,也能安全地測出光伏組件在陽光下的實際短路電流Isc。
                [0059]需要理解的是,與圖1所示的實施例的不同之處在于,較佳實施例二去掉了磁電系直流毫安表20和標准組件30。相當于較佳實施例二僅能測出當前光伏組件的短路電流Isc,不能檢測出太陽輻射強度相對值來實現STC歸一化功能。
                [0060]基于較佳實施例二的基礎上,此處還提供所述光伏組件的現場測試儀的較佳實施例三。請參閱圖5,現場測試儀的較佳實施例三爲擴展方案,其包括:
                [0061]其中,電子負載模塊40的工作原理與上述應用實施例相同(即圖1所示的實施例)。A/D采樣模塊12以高速抽取相同電壓間隔的電流數據進行采集取樣,同時電流檢測模塊13獲取標准組件30的電流數據並傳輸給A/D模塊14,A/D模塊14進行模數轉換後將電流數據以數字形式輸出給數據處理器15,溫度檢測模塊16獲取標准組件30的背板溫度數據後輸出對應的數字信號傳輸給數據處理器15。進一步地,數據處理器15還可進行STC歸一化數據等算法的處理,其可用基本參考型號爲LPC2214。數據處理器15處理後的數據傳輸給顯示模塊17顯示,所述顯示模塊17爲帶觸摸屏輸入的顯示屏。所述現場測試儀在測量過程中通過內置標准公式STC歸一化後,可完成光伏系統的開路電壓Voc、短路電流Isc、最大輸出功率Pm、最大功率點電壓Vpm、最大功率點電流Ipm、填充因子FF等數據推算及1-V曲線的描繪。同時,現場運維人員可通過在顯示模塊17上手工輸入光伏組件的銘牌參數,通過數據處理器15處理後給出實測歸一化值與銘牌值的參考正負偏差及吻合度。由于上述數據推算涉及的具體公式及算法,ι-v曲線的描繪等屬于現有技術,此處不作詳述。
                [0062]在具體實施時,上述各實施例中可選用刻度盤更大、更精細的安培表、毫安表,使現場測試儀有更佳的性能表現。另外,還可以結合現有高速液晶顯示技術,設計出能高速反應的液晶顯示“模擬指針表”。測試完成後可通過顯示屏以列表方式自動顯示實測光伏組件的短路電流Isc值、由標准組件測得的太陽輻射度系數、STC歸一化的光伏組件短路電流Isc值等。
                [0063]綜上所述,與現有技術相比本實用新型的光伏組件的現場測試儀具有以下有益效果:
                [0064]1、采用被測的光伏組件對整個現場測試儀供電,無需內置電池並涉及相關供電電路,也無需外接電源供電,省去了充電的維護流程及充電時間,可隨時立即投入使用;同時,由于無需使用電池,減少了電池成本且更加節能環保。
                [0065]2、在一體化方案中,通過增加標准組件和磁電系直流毫安表,使現場測試儀工作時對太陽輻射度的起動測量阈值要求較低,而且太陽輻射度的緩慢波動也基本不影響現場測量結果的判斷。上述現場測試儀在太陽輻射強度達到或超過500WAT2時可以非常理想地工作,低至200W/nT2以下時仍可堅持進行測量與判斷(此時需要承擔的風險是:測量的相對誤差相應地會有所上升)。
                [0066]另外,當太陽輻射度有緩慢變化時,由于磁電系直流安培表與磁電系直流毫安表的指針會同步緩慢變化,具有一定經驗或經過訓練的運維人員可以較好地應對這一狀態並可勝任于做出較爲可信的數據讀取。
                [0067]3、根據一體化方案生産出的現場測試儀的體積較小、重量較輕、不需做任何的現場參數設置,連現場測試儀的電源開關都無需配備,運行起來相當的輕松,大大方便了電站運維人員的現場操作。
                [0068]在實際使用時,光伏組件的正、負極插入現場測試儀的光伏接入端子MC4中,等待預備指示燈點亮,然後按下啓動按鈕即可自動測試。電站運維人員只需觀察儀表的指針變化即可。對有經驗或經過一定培訓的運維人員,甚至可依據磁電系直流安培表在一次連續測量過程中指針動態擺動的細微變化規律、在一定程度上判讀出光伏組件的實際工作掃描特性。
                [0069]4、進行短路電流Isc測量時,光伏組件的輸出電流是在一個可控時間內從零快速上升並最終穩定在Isc狀態。在太陽輻射不變的情況下,Isc測量值將自動保持5-8秒不變,具體保持的時間長度可在出廠前通過電路參數進行設置。采用這種方式可確保整個測試工作過程中完全不會出現可察覺的直流電弧。
                [0070]5、可以非常方便且安全地實現基本的開路電壓Uoc、短路電流Isc等的參數測量。通過較佳實施例三的擴展方案可實現1-V曲線測試、顯示及數據的標准條件(STC)歸一化功能等。同時,由于所述現場測試儀是在自然的陽光下對光伏組件的輸出進行測量,與采用人造模擬光源設計的1-V測試儀相比較,其測試結果更爲可信、有效和真實。
                [0071]可以理解的是,對本領域普通技術人員來說,可以根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變,而所有這些改變或替換都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
                【權利要求】
                1.一種光伏組件的現場測試儀,與待測的光伏組件和電壓表連接,其特征在于,所述現場測試儀包括: 標准組件; 用于檢測光伏組件的短路電流的磁電系直流安培表; 用于檢測標准組件的太陽輻射強度相對值的磁電系直流毫安表; 用于使用光伏組件的電能供電,控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,使短路電流保持第二預設時間後降低至零的電子負載模塊; 所述光伏組件通過磁電系直流安培表連接電子負載模塊,所述標准組件連接磁電系直流毫安表。
                2.根據權利要求1所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述磁電系直流安培表的指針表盤設置在現場測試儀外殼的左邊,磁電系直流毫安表的指針表盤設置在現場測試儀外殼的右邊,電子負載模塊的啓動按鈕設置在現場測試儀外殼的下方,電子負載模塊的預備指示燈設置在啓動按鈕的上方,現場測試儀外殼的頂部中間設置有用于插入光伏組件的正、負極的光伏接入端子,現場測試儀外殼的頂部左邊設置有用于外接電壓表的電壓表接口,現場測試儀外殼的頂部右邊設置有用于接入標准組件的標准組件接口。
                3.根據權利要求2所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述電子負載模塊包括: 用于將光伏組件的電壓穩定輸出爲工作電壓的穩壓單兀; 用于根據穩壓單元輸出的電壓充電儲能,以及在光伏組件無電壓輸出時爲電流控制單元供電的儲能單元; 用于控制光伏組件的輸出電流在第一預設時間內上升爲短路電流,短路電流保持第二預設時間後降低至零的電流控制單元; 用于根據所述穩壓單元的工作狀態控制預備指示燈亮滅的指示單元; 光伏組件的正輸出端連接磁電系直流安培表的正極和電壓表的正極,光伏組件的負輸出端、電壓表的負極均接地;所述磁電系直流安培表的負極連接電子負載模塊的穩壓單元和電流控制單元,儲能單元、電流控制單元和指示單元均連接穩壓單元。
                4.根據權利要求3所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述穩壓單元包括第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻和三極管,所述三極管的基極連接第一二極管的正極、還通過第一電阻接地,三極管的集電極連接第一二極管的負極、儲能單元、指示單元、電流控制單元和第二電阻的一端,三極管的發射極極低,所述第二電阻的另一端連接第二二極管的負極,所述第二二極管的正極連接電流控制單元和磁電系直流安培表的負極。
                5.根據權利要求4所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述儲能單元包括第一電容,所述第一電容的一端連接第一二極管的負極和指示單元,第一電容的另一端接地。
                6.根據權利要求5所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述電流控制單元包括功率場效應管、啓動按鈕、繼電器、第三二極管、第二電容、第三電阻、第四電阻和第五電阻,所述功率場效應管的柵極通過第三電阻連接第四電阻的一端和第二電容的一端,功率場效應管的漏極連接第二二極管的正極和磁電系直流安培表的負極,功率場效應管的源極接地,所述第二電容的另一端接地,所述第四電阻的另一端連接繼電器的第I腳、還通過第五電阻連接指示單元和第二電阻的一端,所述繼電器的第2腳連接第三二極管的負極,第三二極管的正極接地,繼電器的第3腳接地,繼電器的第4腳連接啓動按鈕的一端,繼電器的第5腳連接啓動按鈕的另一端、指示單元和第二電阻的一端。
                7.根據權利要求6所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述指示單元包括第四二極管、指示燈和第六電阻,所述第四二極管的正極通過第六電阻連接指示燈的正極,第四二極管的負極連接第一電容的一端和啓動按鈕的另一端,指示燈的負極地接。
                8.根據權利要求4所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述第一二極管爲反向導通的穩壓二極管,其型號爲1N4741A ;第二二極管爲防反二極管,三極管爲NPN三極管。
                9.根據權利要求6所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述第一電容的容值爲47000uF,第二電容的容值爲470uF,功率場效應管爲NMOS場效應管。
                10.根據權利要求7所述的光伏組件的現場測試儀,其特征在于,所述第四二極管爲反向導通的穩壓二極管,指示燈即是預備指示燈。
                【文檔編號】H02S50/10GK203984352SQ201420377707
                【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
                【發明者】屈柏耿, 馮源, 侯進旺, 陳應基, 許立鵬, 劉偉烽, 羊術創 申請人:佛山職業技術學院
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