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DT数字变送器构建的光伏I-V特性测试仪

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  • 发布时间:2013/9/27 17:21:29
  • 作者:AnyWay中国

一、光伏I-V特性测试仪概述

  光伏I-V特性是指太阳能电池的负载由短路变为开路过程中,电流I与电压V之间的关系。通常在平面坐标系中,用横坐标为电压、纵坐标为电流的关系曲线表示。
  光伏I-V特性测试仪用于测量太阳能的I-V特性曲线,并依据太阳能电池的原理和等效电路得出开路电压Voc、短路电流Isc、最佳工作电压Vm、最佳工作电流Im、最大功率Pm,填充因子FF,串联电阻Rs、并联电阻Rsh和电池效率η等参数。

二、光伏I-V特性测试仪基本测试原理

  光伏I-V特性测试仪基本测试原理如下图:

光伏I-V特性测试基本原理

图1、光伏I-V特性测试基本原理

   标准入射光源照射到被检光伏电池板,电池板发出电能给滑线电阻器供电,调节滑线电阻器的阻值,电压表和电流表分别指示电池板输出电压和电流,记录滑线电阻器不同阻值时的电压表及电流表读数,绘制成曲线并进行曲线拟合,即可得到光伏电池板的I-V特性曲线。

三、光伏I-V测试仪相关标准

  1、GBT 6495.1-1996 光伏器件 第1部分:光伏电流-电压特性的测量
  2、GBT 18210-2000晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量

四、DT数字变送器简介

  DT344数字变送器DT数字变送器是一种高准确度、宽量程、宽频带的双通道电压、电流数字变送器。
  DT数字变送器将输入的电压和电流信号在变送器内部进行信号调理和高速采样,输出数字量通过光纤传输至上位机。上位机软件对数字信号进行相关运算处理后可提取被测信号的有效值、基波、谐波、频率等各种特征值,还可通过对两个通道的相关运算得到有功功率、无功功率、视在功率及各次谐波功率等电参量。
  由于采用光纤传输,DT数字变送器可有效避免传输过程的损耗和干扰,可满足各种复杂电磁环境下的高精度测量需要。
  DT数字变送器在其内部设置了8个档位,每个档位只测量在本档位量程的50%~100%范围内信号,实现了在1%~200%额定输入的范围内的高准确度测量。由于采用无缝量程转换技术,档位切换时,数据不丢失,可满足各种宽范围内的动态测量需要。
  DT数字变送器在基波频率0.1~1500Hz范围内,带宽100kHz范围内,均能满足标称准确度指标,满足电力、变频调速、轨道交通、特种电源等领域的电参量测量对带宽和准确度的要求。
  DT数字变送器将电压、电流测量组合在一起,简化了相位补偿电路,提高了相位测试准确度,因而在更宽的相位范围内提高了功率测量准确度,实现低功率因数下的高准确度测量。

五、DT数字变送器构建的光伏I-V特性测试仪

  DT数字变送器构建的I-V特性测试仪测试原理图如下:

DT数字变送器构建的光伏I-V测试仪

图2、DT数字变送器构建的光伏I-V特性测试仪原理框图

1、光伏I-V测试仪构成

a、 标准入射光源
  一般采用入射功率为100mW/cm2的标准光源,在25℃下进行,也可采用复合规范的太阳模拟器
b、 可变负载_电容器
  要求负载在近似短路和开路之间调整。实际短路电阻只需要远远小于串联电阻Rsh即可。依据《GBT 18210-2000晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量》的规定,本方案采用电容器作为光伏电池板的测试用负载。
c、 I-V测试_DT数字变送器
  依据光伏电池板的开路电压和短路电流,可选择不同规格型号的DT数字变送器用于光伏I-V测试。对于开路电压高于1280V或短路电流大于128A的组合式光伏电池,还可选用更高测试电压和更大测试电流的SP系列变频功率传感器

2、光伏I-V测试仪测试原理

  刚上电时,电容器两端电压为零,电容器的等效电阻为0,光伏电池板处于短路状态,光伏电池给电容器充电,电容器两端电压逐渐升高,等效电阻逐渐变大,光伏电池输出电流逐渐变小,当充电完成时,光伏电池不再输出电流,光伏电池板处于开路状态。
  整个充电过程大约在10S内完成,充电过程中,上位机通过DH2000数字主机及DT数字变送器对光伏电池板的输出电压和电流进行高速同步采样,绘制出平滑的I-V特性曲线。

3、光伏I-V测试仪特点

  光伏I-V特性测试仪的电压、电流测试精度及电压电流的同步性直接决定开路电压Voc、短路电流Isc、最佳工作电压Vm、最佳工作电流Im、最大功率Pm,填充因子FF,串联电阻Rs、并联电阻Rsh和电池效率η等参数的精度。
a、全范围高精度测量
  DT数字变送器电压电流通道内置8个量程,采用无缝量程转换技术,在短路至开路的整个过程中,均可保证电压、电流的高精度测量,测量精度高达0.05%。
b、电压、电流同步测量
  每台DT数字变送器包含一路电压和一路电流测试,对电压、电流的采样为严格同步采样,可真实反映光伏电池I-V特性曲线。
c、高速采样,无需曲线拟合
  DT数字变送器对电压、电流进行高达250ksps的速率进行采样,10S的试验过程中记录2,500,000个数据点,完全凭借真实测量点即可绘制平滑曲线,无需曲线拟合,提高试验结果准确度。
d、 多组同时进行
  DH2000-6型数字主机可同时连接6个DT数字变送器,可同时完成六组光伏电池板的I-V特性测试,提高测试效率,也可采用6个不同量程的DT数字变送器实现不同开路电压和短路电流光伏电池的I-V特性测试。