一、光伏I-V特性測(cè)試儀概述

　　光伏I-V特性是指太陽(yáng)能電池的負(fù)載由短路變?yōu)殚_路過(guò)程中，電流I與電壓V之間的關(guān)系。通常在平面坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)為電壓、縱坐標(biāo)為電流的關(guān)系曲線表示。
　　光伏I-V特性測(cè)試儀用于測(cè)量太陽(yáng)能的I-V特性曲線，并依據(jù)太陽(yáng)能電池的原理和等效電路得出開路電壓Voc、短路電流Isc、最佳工作電壓Vm、最佳工作電流Im、最大功率Pm，填充因子FF，串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh和電池效率η等參數(shù)。

二、光伏I-V特性測(cè)試儀基本測(cè)試原理

　　光伏I-V特性測(cè)試儀基本測(cè)試原理如下圖：

圖1、光伏I-V特性測(cè)試基本原理

　　 標(biāo)準(zhǔn)入射光源照射到被檢光伏電池板，電池板發(fā)出電能給滑線電阻器供電，調(diào)節(jié)滑線電阻器的阻值，電壓表和電流表分別指示電池板輸出電壓和電流，記錄滑線電阻器不同阻值時(shí)的電壓表及電流表讀數(shù)，繪制成曲線并進(jìn)行曲線擬合，即可得到光伏電池板的I-V特性曲線。

三、光伏I-V測(cè)試儀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　1、GBT 6495.1-1996 光伏器件 第1部分：光伏電流-電壓特性的測(cè)量
　　2、GBT 18210-2000晶體硅光伏(PV)方陣I-V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

四、DT數(shù)字變送器簡(jiǎn)介

　　DT數(shù)字變送器是一種高準(zhǔn)確度、寬量程、寬頻帶的雙通道電壓、電流數(shù)字變送器。
　　DT數(shù)字變送器將輸入的電壓和電流信號(hào)在變送器內(nèi)部進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和高速采樣，輸出數(shù)字量通過(guò)光纖傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理后可提取被測(cè)信號(hào)的有效值、基波、諧波、頻率等各種特征值，還可通過(guò)對(duì)兩個(gè)通道的相關(guān)運(yùn)算得到有功功率、無(wú)功功率、視在功率及各次諧波功率等電參量。
　　由于采用光纖傳輸，DT數(shù)字變送器可有效避免傳輸過(guò)程的損耗和干擾，可滿足各種復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量需要。
　　DT數(shù)字變送器在其內(nèi)部設(shè)置了8個(gè)檔位，每個(gè)檔位只測(cè)量在本檔位量程的50%~100%范圍內(nèi)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了在1%~200%額定輸入的范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度測(cè)量。由于采用無(wú)縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù)，檔位切換時(shí)，數(shù)據(jù)不丟失，可滿足各種寬范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)測(cè)量需要。
　　DT數(shù)字變送器在基波頻率0.1～1500Hz范圍內(nèi)，帶寬100kHz范圍內(nèi)，均能滿足標(biāo)稱準(zhǔn)確度指標(biāo)，滿足電力、變頻調(diào)速、軌道交通、特種電源等領(lǐng)域的電參量測(cè)量對(duì)帶寬和準(zhǔn)確度的要求。
　　DT數(shù)字變送器將電壓、電流測(cè)量組合在一起，簡(jiǎn)化了相位補(bǔ)償電路，提高了相位測(cè)試準(zhǔn)確度，因而在更寬的相位范圍內(nèi)提高了功率測(cè)量準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)低功率因數(shù)下的高準(zhǔn)確度測(cè)量。

五、DT數(shù)字變送器構(gòu)建的光伏I-V特性測(cè)試儀

　　DT數(shù)字變送器構(gòu)建的I-V特性測(cè)試儀測(cè)試原理圖如下：

圖2、DT數(shù)字變送器構(gòu)建的光伏I-V特性測(cè)試儀原理框圖

1、光伏I-V測(cè)試儀構(gòu)成

a、 標(biāo)準(zhǔn)入射光源
　　一般采用入射功率為100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)光源，在25℃下進(jìn)行，也可采用復(fù)合規(guī)范的太陽(yáng)模擬器。
b、 可變負(fù)載_電容器
　　要求負(fù)載在近似短路和開路之間調(diào)整。實(shí)際短路電阻只需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于串聯(lián)電阻Rsh即可。依據(jù)《GBT 18210-2000晶體硅光伏(PV)方陣I-V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》的規(guī)定，本方案采用電容器作為光伏電池板的測(cè)試用負(fù)載。
c、 I-V測(cè)試_DT數(shù)字變送器
　　依據(jù)光伏電池板的開路電壓和短路電流，可選擇不同規(guī)格型號(hào)的DT數(shù)字變送器用于光伏I-V測(cè)試。對(duì)于開路電壓高于1280V或短路電流大于128A的組合式光伏電池，還可選用更高測(cè)試電壓和更大測(cè)試電流的SP系列變頻功率傳感器。

2、光伏I-V測(cè)試儀測(cè)試原理

　　剛上電時(shí)，電容器兩端電壓為零，電容器的等效電阻為0，光伏電池板處于短路狀態(tài)，光伏電池給電容器充電，電容器兩端電壓逐漸升高，等效電阻逐漸變大，光伏電池輸出電流逐漸變小，當(dāng)充電完成時(shí)，光伏電池不再輸出電流，光伏電池板處于開路狀態(tài)。
　　整個(gè)充電過(guò)程大約在10S內(nèi)完成，充電過(guò)程中，上位機(jī)通過(guò)DH2000數(shù)字主機(jī)及DT數(shù)字變送器對(duì)光伏電池板的輸出電壓和電流進(jìn)行高速同步采樣，繪制出平滑的I-V特性曲線。

3、光伏I-V測(cè)試儀特點(diǎn)

　　光伏I-V特性測(cè)試儀的電壓、電流測(cè)試精度及電壓電流的同步性直接決定開路電壓Voc、短路電流Isc、最佳工作電壓Vm、最佳工作電流Im、最大功率Pm，填充因子FF，串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh和電池效率η等參數(shù)的精度。
a、全范圍高精度測(cè)量
　　DT數(shù)字變送器電壓電流通道內(nèi)置8個(gè)量程，采用無(wú)縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù)，在短路至開路的整個(gè)過(guò)程中，均可保證電壓、電流的高精度測(cè)量，測(cè)量精度高達(dá)0.05%。
b、電壓、電流同步測(cè)量
　　每臺(tái)DT數(shù)字變送器包含一路電壓和一路電流測(cè)試，對(duì)電壓、電流的采樣為嚴(yán)格同步采樣，可真實(shí)反映光伏電池I-V特性曲線。
c、高速采樣，無(wú)需曲線擬合
　　DT數(shù)字變送器對(duì)電壓、電流進(jìn)行高達(dá)250ksps的速率進(jìn)行采樣，10S的試驗(yàn)過(guò)程中記錄2，500，000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，完全憑借真實(shí)測(cè)量點(diǎn)即可繪制平滑曲線，無(wú)需曲線擬合，提高試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度。
d、 多組同時(shí)進(jìn)行
　　DH2000-6型數(shù)字主機(jī)可同時(shí)連接6個(gè)DT數(shù)字變送器，可同時(shí)完成六組光伏電池板的I-V特性測(cè)試，提高測(cè)試效率，也可采用6個(gè)不同量程的DT數(shù)字變送器實(shí)現(xiàn)不同開路電壓和短路電流光伏電池的I-V特性測(cè)試。

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