專利名稱：太陽(yáng)能電池i-v特性調(diào)節(jié)和取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池的測(cè)試設(shè)備，具體是一種太陽(yáng)能電池ι-v特性調(diào)節(jié)和
取樣裝置。
背景技術(shù)：
在太陽(yáng)能資源調(diào)查中，需要了解在不同安裝角度、當(dāng)?shù)氐母鞣N太陽(yáng)輻照度下，不同類型太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線以及實(shí)際發(fā)電效率，這就需要有一種裝置，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池的負(fù)載，令負(fù)載從短路到開路之間變化，并獲取其電流和電壓的變化，從而得到I-V特性曲線。目前的太陽(yáng)能電池I-V特性曲線測(cè)試儀，要么局限于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試用，要么用于PV陣列的測(cè)試，且大都屬于中、大功率的測(cè)試設(shè)備，體積大、構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)格昂貴，不能適合太陽(yáng)能資源調(diào)查的小功率、批量應(yīng)用需求。·發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，該裝置通過簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)獲取太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，包括負(fù)載調(diào)整電路、電流取樣電路、電壓取樣電路；太陽(yáng)能電池以四線制的方式接入，正端和負(fù)端各引出2根線，分別為正端電壓信號(hào)線、負(fù)端電壓信號(hào)線、正端電流信號(hào)線和負(fù)端電流信號(hào)線，其中所述正端電壓信號(hào)線、負(fù)端電壓信號(hào)線連接到電壓取樣電路，正端電流信號(hào)線依次連接到負(fù)載調(diào)整電路、電流取樣電路，再連接到負(fù)端電流信號(hào)線；控制信號(hào)的正負(fù)端分別連接到負(fù)載調(diào)整電路和電流取樣電路，所述控制信號(hào)是一個(gè)可變電壓，負(fù)載調(diào)整電路在所述控制信號(hào)的作用下改變太陽(yáng)能電池的負(fù)載，使太陽(yáng)能電池端電壓和輸出電流產(chǎn)生變化；所述控制信號(hào)的大小使負(fù)載調(diào)整電路從開路到短路變化；電流取樣電路對(duì)太陽(yáng)能電池的負(fù)載電流進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與電流成比例的電壓信號(hào)即電流取樣信號(hào)；電壓取樣電路對(duì)太陽(yáng)能電池的端電壓進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與端電壓成比例的電壓信號(hào)即電壓取樣信號(hào)。所述電流取樣電路的電流取樣信號(hào)以二線制的方式輸出。所述電壓取樣電路的電壓取樣信號(hào)以二線制的方式輸出。所述負(fù)載調(diào)整電路采用一個(gè)MOSFET器件，MOSFET器件漏極連接正端電流信號(hào)線，MOSFET器件源極連接電流取樣電路，MOSFET器件柵極連接所述控制信號(hào)。所述電流取樣電路采用第一電阻，第一電阻的兩端分別輸出正、負(fù)電流取樣信號(hào)。所述電壓取樣電路包括串接的第二電阻和第三電阻，連接順序?yàn)檎穗妷盒盘?hào)線連接到第二電阻，再連接到第三電阻，再連接到負(fù)端電壓信號(hào)線，所述第三電阻的兩端分別輸出正、負(fù)電壓取樣信號(hào)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本裝置電路簡(jiǎn)單、實(shí)用，性價(jià)比高，適合于小功率的I-V特性測(cè)量。本裝置對(duì)太陽(yáng)能電池的負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到太陽(yáng)能電池從開路到短路的電流和電壓的取樣信號(hào)，從而可以獲取太陽(yáng)能電池在不同太陽(yáng)輻照度條件下的I-V特性曲線。
圖I是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括負(fù)載調(diào)整電路I、電流取樣電路2、電壓取樣電路3 ；太陽(yáng)能電池4以四線制的方式接入，正端和負(fù)端各引出2根線，分別為正端電壓信號(hào)線LI、負(fù)端電壓信號(hào)線L2、正端電流信號(hào)線L3和負(fù)端電流信號(hào)線L4，其中所述正端電壓信號(hào)線 LI、負(fù)端電壓信號(hào)線L2連接到電壓取樣電路3，正端電流信號(hào)線L3依次連接到負(fù)載調(diào)整電路I、電流取樣電路2，再連接到負(fù)端電流信號(hào)線L4;控制信號(hào)是一個(gè)可變電壓，所述控制信號(hào)的正負(fù)端分別連接到負(fù)載調(diào)整電路I和電流取樣電路2，負(fù)載調(diào)整電路I在控制信號(hào)的作用下改變太陽(yáng)能電池4的負(fù)載，使太陽(yáng)能電池4端電壓和輸出電流產(chǎn)生變化；所述控制信號(hào)的大小使負(fù)載調(diào)整電路I從開路到短路變化；電流取樣電路2對(duì)太陽(yáng)能電池4的負(fù)載電流進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與電流成比例的電壓信號(hào)；電壓取樣電路3對(duì)太陽(yáng)能電池4的端電壓進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與端電壓成比例的電壓信號(hào)。正端電壓信號(hào)線LI、負(fù)端電壓信號(hào)線L2用于電壓取樣電路3，正端電流信號(hào)線L3、負(fù)端電流信號(hào)線L4用于負(fù)載調(diào)整和電流取樣電路2，這樣即使電流測(cè)量回路中存在大電流，也不會(huì)在電壓測(cè)量回路的線路上產(chǎn)生壓降而造成測(cè)量誤差。正端電流信號(hào)線L3、負(fù)端電流信號(hào)線L4的線路阻抗要足夠小，應(yīng)根據(jù)布線長(zhǎng)度、太陽(yáng)能電池4短路電流和開路電壓的大小進(jìn)行計(jì)算，確保在短路電流時(shí)線路的壓降不超過開路電壓的3%。所述控制信號(hào)是一個(gè)可變的電壓值，通常可由I-V數(shù)據(jù)采集器來(lái)提供。控制信號(hào)的電壓范圍應(yīng)使負(fù)載調(diào)整電路I從開路到短路變化，控制信號(hào)的電壓分辨力可根據(jù)所需的
I-V數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)來(lái)確定。負(fù)載調(diào)整電路I在控制信號(hào)的作用下，改變太陽(yáng)能電池4的負(fù)載，使太陽(yáng)能電池4端電壓和輸出電流產(chǎn)生變化。根據(jù)控制信號(hào)的大小，負(fù)載調(diào)整電路I可從開路到短路變化。負(fù)載調(diào)整電路I常常由MOSFET器件構(gòu)成，這個(gè)器件必須有非常低的導(dǎo)通電阻，通常應(yīng)小于30πιΩ，合適的工作電流(略高于太陽(yáng)能電池的短路電流)，較低的柵極、源極閾值電壓。電流取樣電路2對(duì)太陽(yáng)能電池4的負(fù)載電流進(jìn)行取樣，得到一個(gè)與電流成比例的電壓信號(hào)。電流取樣電路2對(duì)太陽(yáng)能電池4負(fù)載的影響應(yīng)足夠小(考慮L3、L4的線路阻抗，確保在短路電流時(shí)線路的壓降不超過開路電壓的3%)，以滿足太陽(yáng)能電池4短路電流的測(cè)試要求。電流取樣信號(hào)以二線制的方式輸出，有利于I-V數(shù)據(jù)采集器提高測(cè)量準(zhǔn)確度。電壓取樣電路3對(duì)太陽(yáng)能電池4的端電壓進(jìn)行取樣，得到一個(gè)與端電壓成比例的電壓信號(hào)。電壓取樣電路3對(duì)太陽(yáng)能電池4的端電壓的影響應(yīng)足夠小(阻抗應(yīng)大于20kQ/VX開路電壓)，以滿足太陽(yáng)能電池4開路電壓的測(cè)試要求。電壓取樣信號(hào)以二線制的方式輸出，有利于ι-v數(shù)據(jù)采集器提高測(cè)量準(zhǔn)確度。如圖2所示，MOSFET器件M構(gòu)成了負(fù)載調(diào)整電路1，第一電阻Rl構(gòu)成了電流取樣電路2，第二電阻R2、第三電阻R3構(gòu)成了電壓取樣電路3，I+、I-是電流取樣信號(hào)，V+、V-是電壓取樣信號(hào)，輸出到I-V數(shù)據(jù)采集器。I-V數(shù)據(jù)采集器控制本裝置，通過輸出控制信號(hào)使太陽(yáng)能電池的負(fù)載從短路到開路之間變化一次，同時(shí)，采樣在每個(gè)控制點(diǎn)下的電流取樣信號(hào)和電壓取樣信號(hào)，得到一對(duì)I-V數(shù)據(jù)。這個(gè)控制過程每分鐘進(jìn)行一次，每次獲取一組共20對(duì)I-V數(shù)據(jù)，利用這組數(shù)據(jù)可繪出一條太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線。具體電路連接關(guān)系為=MOSFET器件M漏極連接正端電流信號(hào)線L3，MOSFET器件M源極連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端連接負(fù)端電流信號(hào)線L4，第一電阻Rl兩端分別輸出電流取樣信號(hào)I+、I-給I-V數(shù)據(jù)采集器，MOSFET器件M柵極連接控制信號(hào)正極，控制信號(hào)負(fù)極連接負(fù)端電流信號(hào)線L4,第二電阻R2 —端和第三電阻R3 —端相連并輸出電壓取樣信號(hào)V+給I-V數(shù)據(jù)采集器，第二電阻R2另一端連接正端電壓信號(hào)線LI，第三電阻R3另一端連接負(fù)端電壓
信號(hào)線L2并輸出電壓取樣信號(hào)V-給I-V數(shù)據(jù)采集器。本實(shí)施例針對(duì)2. 5W的多晶硅、單晶硅、薄膜太陽(yáng)能電池板，在水平安裝、緯度角安裝、單軸跟蹤安裝、雙軸跟蹤安裝等多種安裝方式下，進(jìn)行全天候的I-V特性測(cè)量，每分鐘取得一條I-V特性曲線，達(dá)到了較好的效果，適合大規(guī)模應(yīng)用于全國(guó)太陽(yáng)能資源觀測(cè)站。
權(quán)利要求1.太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是包括負(fù)載調(diào)整電路(I)、電流取樣電路(2)、電壓取樣電路(3);太陽(yáng)能電池(4)以四線制的方式接入，正端和負(fù)端各引出2根線，分別為正端電壓信號(hào)線(LI)、負(fù)端電壓信號(hào)線(L2)、正端電流信號(hào)線(L3)和負(fù)端電流信號(hào)線(L4)，其中所述正端電壓信號(hào)線(LI)、負(fù)端電壓信號(hào)線(L2)連接到電壓取樣電路(3)，正端電流信號(hào)線(L3)依次連接到負(fù)載調(diào)整電路(I)、電流取樣電路(2)，再連接到負(fù)端電流信號(hào)線(L4);控制信號(hào)的正負(fù)端分別連接到負(fù)載調(diào)整電路(I)和電流取樣電路(2)，所述控制信號(hào)是一個(gè)可變電壓，負(fù)載調(diào)整電路(I)在所述控制信號(hào)的作用下改變太陽(yáng)能電池(4)的負(fù)載，使太陽(yáng)能電池(4)端電壓和輸出電流產(chǎn)生變化；所述控制信號(hào)的大小使負(fù)載調(diào)整電路(I)從開路到短路變化；電流取樣電路(2)對(duì)太陽(yáng)能電池(4)的負(fù)載電流進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與電流成比例的電壓信號(hào)即電流取樣信號(hào)；電壓取樣電路(3)對(duì)太陽(yáng)能電池(4)的端電壓進(jìn)行取樣，輸出一個(gè)與端電壓成比例的電壓信號(hào)即電壓取樣信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是，所述電流取樣電路(2)的電流取樣信號(hào)以二線制的方式輸出。
3.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是，所述電壓取樣電路(3)的電壓取樣信號(hào)以二線制的方式輸出。
4.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是，所述負(fù)載調(diào)整電路(I)采用一個(gè)MOSFET器件(M)，MOSFET器件(M)漏極連接正端電流信號(hào)線(L3)，MOSFET器件(M)源極連接電流取樣電路(2)，MOSFET器件(M)柵極連接所述控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是，所述電流取樣電路(2)采用第一電阻(R1)，第一電阻(Rl)的兩端分別輸出正、負(fù)電流取樣信號(hào)。
6.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，其特征是，所述電壓取樣電路(3)包括串接的第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，連接順序?yàn)檎穗妷盒盘?hào)線(LI)連接到第二電阻(R2)，再連接到第三電阻(R3)，再連接到負(fù)端電壓信號(hào)線(L2)，所述第三電阻(R3)的兩端分別輸出正、負(fù)電壓取樣信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能電池I-V特性調(diào)節(jié)和取樣裝置，包括負(fù)載調(diào)整電路、電流取樣電路、電壓取樣電路；太陽(yáng)能電池以四線制方式接入，其中正、負(fù)端電壓信號(hào)線連接到電壓取樣電路，正端電流信號(hào)線依次連接到負(fù)載調(diào)整電路、電流取樣電路，再連接到負(fù)端電流信號(hào)線；控制信號(hào)的正負(fù)端分別連接到負(fù)載調(diào)整電路和電流取樣電路，控制信號(hào)使負(fù)載調(diào)整電路從開路到短路變化；電流取樣電路對(duì)太陽(yáng)能電池的負(fù)載電流進(jìn)行取樣，輸出電流取樣信號(hào)；電壓取樣電路對(duì)太陽(yáng)能電池的端電壓進(jìn)行取樣，輸出電壓取樣信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是本裝置電路簡(jiǎn)單、實(shí)用，性價(jià)比高，適合于小功率的I-V特性測(cè)量。可獲取太陽(yáng)能電池在不同太陽(yáng)輻照度條件下的I-V特性曲線。
文檔編號(hào)G01R31/26GK202710712SQ20122036038
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者花衛(wèi)東, 陳陽(yáng), 朱慶春, 陳志麗, 楊光 申請(qǐng)人:江蘇省無(wú)線電科學(xué)研究所有限公司