光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，包括測試光源模塊、I-V曲線檢測模塊、通道切換模塊、負載加載模塊、通信控制單元及處理終端，I-V曲線檢測模塊檢測光伏電池器件對外輸出的伏安特性曲線；處理終端根據I-V曲線檢測模塊所檢測到的伏安特性曲線，計算光伏電池器件的最大功率點的最優(yōu)負載值；負載加載模塊根據最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件上。本發(fā)明通過負載加載模塊將計算得到的負載加載到所檢測的光伏電池器件上，從而實現光伏電池器件在測試過程中始終對外做功，進而更貼合光伏電池器件在實際工作過程中的實際情況，能更加客觀準確地模擬器件在實際工作狀態(tài)下的衰減情況。
【專利說明】光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏電池領域，具體的說是一種光伏電池器件性能衰減實時監(jiān)測系 統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 太陽能作為一種清潔可持續(xù)能源，正在得到人們的普遍關注。為了讓太陽能電池 器件更廉價，除了提高其光電轉化效率，降低制備成本外，提高太陽能電池器件的穩(wěn)定性， 延長其壽命也是重要的研究方向。
[0003] 目前，光伏電池的穩(wěn)定性及使用壽命通常采用可靠性檢測手段來表征，即，將待測 光伏電池置于較為苛刻的測試環(huán)境，如高溫、高濕度的條件下，測試器件在加速老化條件下 的器件性能變化。這樣的檢測方法比較簡單，能夠在一定程度下反映出器件的可靠性能。但 這一測試方法存在著一些問題，首先器件在測試過程中并不對外做功。換句話說，器件是在 斷路情況下的老化過程，因此并不能準確反映器件在實際工作過程中的衰減變化，進而不 能夠準確模擬器件在實際工作狀態(tài)下的使用壽命。另一方面，由于在測試過程中，器件處于 斷路狀態(tài)，器件性能的變化過程并不能被完整地記錄下來，因而不能夠進行實時監(jiān)測器件 的衰減變化。
[0004] 現有技術中，CN1769886A號中國專利申請公開了一種多路光伏電池性能實時測試 方法，可以使用計算機多通道實時監(jiān)控光伏電池的性能變化。然而，上述系統(tǒng)并不能實時跟 蹤器件的最大功率輸出點，因此，器件實際處于斷路狀態(tài)，因而并不能準確地表征光伏器件 在實際工作狀態(tài)下的性能衰減過程。
[0005] 有鑒于此，有必要提供一種光伏電池器件性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)以解決上述問題。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的提供一種光伏電池性能實時監(jiān)測系統(tǒng)，以實時跟蹤器件的最大功率 輸出點，從而提升光伏電池器件的衰減變化測試的準確性。
[0007] 為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案： 本發(fā)明實施例公開一種光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，包括： 測試光源模塊，用以發(fā)出照射到待監(jiān)測的光伏電池器件上的光； I-V曲線檢測模塊，用以檢測所述光伏電池器件對外輸出的伏安特性曲線； 處理終端，用以發(fā)出用以控制所述測試光源模塊及所述I-V曲線檢測模塊運作的控制 指令；所述處理終端與所述I-V曲線檢測模塊相互通信，以根據所述I-V曲線檢測模塊所檢 測到的伏安特性曲線，計算所述光伏電池器件的最大功率點的最優(yōu)負載值； 通信控制單元，連接于所述處理終端與所述I-V曲線檢測模塊之間，以接收所述處理 終端發(fā)出的控制指令并相應控制所述I-V曲線檢測模塊進行運作；所述通信控制單元還連 接于所述處理終端與所述測試光源模塊之間，以接收所述處理終端發(fā)出的控制指令并相應 控制所述測試光源模塊進行運作； 負載加載模塊，與所述處理終端相互通信，用以接收所述處理終端所計算出的最優(yōu)負 載值，并根據所述最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件上。
[0008] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述光伏電池器件包括多個電池片，所述I-V曲線檢 測模塊包括一通道切換模塊，所述通道切換模塊用以將所述ι-v曲線檢測模塊在多個電池 片間進行切換，以實現所述光伏電池器件中各個電池片的分別測試，例如，逐一測試。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述光伏電池器件中每一個電池片與一負載電阻、一 負載開關構成負載回路，所述負載電阻的阻值可根據最優(yōu)負載值進行相應調整，所述負載 開關用以控制所述負載回路的導通或斷開。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述負載電阻的阻值可以按照處理終端的指令變動， 以實現光伏電池性最大功率點的自動跟蹤。其中，所述負載電阻可由電阻及繼電器等元件 搭建而成。
[0011] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述通道切換模塊包括第一選擇開關和第二選擇開 關，所述第一選擇開關用以將多個電池片之一的正極連接至所述I-V曲線檢測模塊的一 端，所述第二選擇開關用以將多個電池片之一的負極連接至所述I-V曲線檢測模塊的另一 端。
[0012] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述系統(tǒng)還包括一用以感測光線強度的光強感測器， 所述測試光源模塊包括一用以調整光線強度的光源控制模塊、以及一用以支撐所述光源 裝置的光源支撐模塊，所述光源控制模塊及所述光源支撐模塊與所述通信控制單元相互通 信，所述處理終端根據所述光強感測器所感測到的光線強度，相應控制所述光源控制模塊 及所述光源支撐模塊，以校準光線強度或者穩(wěn)定光線強度。
[0013] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述系統(tǒng)還包括一用以感測測試環(huán)境中參數值的環(huán)境 傳感器、及一連接于所述通信控制單元與環(huán)境傳感器之間的環(huán)境控制模塊，所述環(huán)境傳感 器所感測的參數值包括溫度、或濕度、或含氧量中的一種或多種，所述環(huán)境控制模塊用以根 據測試環(huán)境中參數值的變化進行實時調整。
[0014] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述負載開關在所述I-V曲線檢測模塊處于測試狀態(tài) 時斷開，在所述I-V曲線檢測模塊測試完畢后導通。
[0015] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述測試光源模塊包括測試光源、用以為所述測試光 源的輸入電源、連接于所述測試光源的升降裝置、恒流調節(jié)模塊及工作電流顯示模塊，所述 輸入電源與所述測試光源之間還連接有開關電源降壓模塊及穩(wěn)流模塊，所述測試光源還包 括一用以實現所述測試光源散熱的散熱模塊。
[0016] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述測試光源具有多個LED燈的測試燈源組。
[0017] 作為本發(fā)明進一步的改進，所述可變負載電阻可被可調電壓源、或者可調電流源 替換，以對光伏器件作電刺激。
[0018] 與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：所述光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)包括測試 光源模塊、I-V曲線檢測模塊、處理終端、通信控制單元及負載加載模塊，Ι-ν曲線檢測模塊 檢測所述光伏電池器件對外輸出的伏安特性曲線；處理終端根據所述I-V曲線檢測模塊所 檢測到的伏安特性曲線，計算所述光伏電池器件的最大功率點的最優(yōu)負載值；負載加載模 塊根據所述最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件上。本系統(tǒng)通過負 載加載模塊將計算得到的負載加載到所檢測的光伏電池器件上，從而實現光伏電池器件在 測試過程中始終對外做功，進而準確反映器件在實際工作過程中的衰減變化，準確模擬器 件在實際工作狀態(tài)下的衰減情況，提升光伏電池器件的衰減變化測試的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖； 圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中負載加載模塊和通道切換模塊的工作原理圖； 圖3是本發(fā)明【具體實施方式】中對光伏電池性能衰減實時監(jiān)測的原理示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行詳細的描 述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明 中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖。參圖1所 示，本實施方式中，光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)100,包括測試光源模塊30、Ι-ν曲線檢測模 塊6、處理終端10、通信控制單元20及負載加載模塊80。其中，處理終端10可為筆記本電 腦、臺式電腦、服務器等具備處理功能的計算機。測試光源模塊30用以發(fā)出照射到待監(jiān)測 的光伏電池器件50上的光。處理終端10用以發(fā)出用以控制所述測試光源模塊30及所述 I-V曲線檢測模塊6運作的控制指令，處理終端10與I-V曲線檢測模塊6相互通信，以根 據所述I-V曲線檢測模塊6所檢測到的伏安特性曲線，計算所述光伏電池器件50的最大功 率點的最優(yōu)負載值。通信控制單元20連接于所述處理終端10與所述I-V曲線檢測模塊6 之間，以接收所述處理終端10發(fā)出的控制指令并相應控制所述I-V曲線檢測模塊6進行運 作。所述通信控制單元20還連接于所述處理終端10與所述測試光源模塊之間，以接收所 述處理終端發(fā)出的控制指令并相應控制所述測試光源模塊進行運作。負載加載模塊80與 所述處理終端10相互通信，用以接收所述處理終端10所計算出的最優(yōu)負載值，并根據所述 最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件50上。
[0023] 本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，I-V曲線檢測模塊6包括I-V曲線測試模塊60及通道 切換模塊70, I-V曲線測試模塊60用以檢測所述光伏電池器件50對外輸出的伏安特性曲 線。所述光伏電池器件50包括多個電池片（電池陣列）：電池片一、電池片二、......電池片 N，所述通道切換模塊70用以將所述模塊I-V曲線測試模塊60在電池片一、電池片二、…… 電池片N間進行切換，以實現所述光伏電池器件50中電池片一至電池片N的逐一測試，從 而獲取到每一電池片的伏安特性曲線并發(fā)送至處理終端10進行計算。
[0024] 繼續(xù)參照圖1所示，本實施方式中，所述系統(tǒng)100還包括一用以感測光線強度的光 強感測器41、一用以調整光線強度的光源控制模塊31、以及一用以支撐所述光源裝置的光 源支撐模塊32,所述光源控制模塊31、所述光源支撐模塊32與所述通信控制單元20相互 通信，所述處理終端10根據所述光強感測器41所感測到的光線強度，相應控制所述光源控 制模塊31及所述光源支撐模塊32以校準光線強度或者穩(wěn)定光線強度。通過實時監(jiān)測測試 光源的光線強度的變化，并根據實際測試需求實時調整光線強度及照射角度，從而確保測 試效果處于較佳水準。本實施方式中，所述系統(tǒng)100還包括一用以感測測試環(huán)境中參數值 的環(huán)境傳感器40、及一連接于所述通信控制單元20與環(huán)境傳感器40之間的環(huán)境控制模塊 33,所述環(huán)境傳感器40所感測的參數值包括溫度、或濕度、或含氧量中的一種或多種，具體 地，該環(huán)境傳感器40包括溫度傳感器42、濕度傳感器43及氣體傳感器44等，所述環(huán)境控制 模塊33用以根據測試環(huán)境中溫度、或濕度、或含氧量等參數值的變化，實時調整上述各個 參數值，從而實現器件在可控的測試環(huán)境中進行。
[0025] 圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中負載加載模塊和通道切換模塊的工作原理圖。參圖 2所示，圖中示意地繪示了四個電池片的測試原理圖，本實施方式中，所述光伏電池器件50 中每一個電池片與一阻值可變的負載電阻R1~R4、及一負載開關K1~K4構成負載回路，所述 阻值可變的負載電阻R1~R4的阻值可根據最優(yōu)負載值進行相應調整，所述負載開關K1~K4 用以控制所述負載回路的導通或斷開。優(yōu)選地，阻值可變的負載電阻R1~R4為負載電阻。 其中，處理終端10可以控制電池片陣列中的通道切換，通道切換模塊70包括第一選擇開關 S1和第二選擇開關S2,所述第一選擇開關S1用以將多個電池片之一的正極連接至所述I-V 曲線檢測模塊的一端，所述第二選擇開S2關用以將多個電池片之一的負極連接至所述I-V 曲線檢測模塊的另一端。處理終端10在得到某個電池片的伏安特性曲線數據后，可以通過 計算得出器件的性能，計算機算出器件的最大功率點電壓，最大功率點器件的外接電阻，將 阻值反饋給負載電路，負載電路在收到傳回來的阻值后，通過負載電阻來給器件加上相應 的電阻。
[0026] 本實施方式中，所述負載開關ΚΓΚ4在所述I-V曲線檢測模塊處于測試狀態(tài)時斷 開，在所述I-V曲線檢測模塊測試完畢后導通。光伏器件的原始數據、計算出的性能參數、 加載的電阻阻值以及采樣得到的光強，溫度、濕度等環(huán)境變量都可以實時記錄。
[0027] 圖3是本發(fā)明【具體實施方式】中對光伏電池性能衰減實時監(jiān)測的原理示意圖。參圖 3所示，本實施方式中，所述測試光源模塊30包括測試光源301、用以為所述測試光源301 的輸入電源304、連接于所述測試光源301的升降裝置308、恒流調節(jié)模塊302及工作電流 顯示模塊303,所述輸入電源304與所述測試光源301之間還連接有開關電源降壓模塊305 及穩(wěn)流模塊306,所述測試光源301還包括一用以實現所述測試光源散熱的散熱模塊307。 優(yōu)選地，所述測試光源301具有多個LED燈的測試燈源組，升降裝置308通過機械式手動升 降方式調節(jié)測試光源301的高度，恒流調節(jié)模塊302和散熱模塊307構成光強相對穩(wěn)定的 光源系統(tǒng)。所述輸入電源304采取交流（AC) 220V。所述測試光源301與輸入電源304之 間的電路中連接有高溫斷路保護裝置，以在電路溫度過高時斷開供電，從而保護測試光源。
[0028] 值得提及的是，本發(fā)明其他實施方式中，所述可變負載電阻可被可調電壓源、或者 可調電流源等替換，以對光伏器件作電刺激。
[0029] 與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：所述光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)包括測試 光源模塊、I-V曲線檢測模塊、處理終端、通信控制單元及負載加載模塊，I-V曲線檢測模塊 檢測所述光伏電池器件對外輸出的伏安特性曲線；處理終端根據所述I-V曲線檢測模塊所 檢測到的伏安特性曲線，計算所述光伏電池器件的最大功率點的最優(yōu)負載值；負載加載模 塊根據所述最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件上。本系統(tǒng)通過負 載加載模塊將計算得到的負載加載到所檢測的光伏電池器件上，從而實現光伏電池器件在 測試過程中始終對外做功，進而準確反映器件在實際工作過程中的衰減變化，準確模擬器 件在實際工作狀態(tài)下的衰減情況，提升光伏電池器件的衰減變化測試的準確性。該系統(tǒng)通 過測試光伏電池工作狀態(tài)下的性能衰減變化過程，從而能夠更為準確地表征器件的衰減變 化，進而更穩(wěn)準確的表征器件的使用壽命。
[0030] 需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵 蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0031] 以上所述僅是本發(fā)明的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括： 測試光源模塊，用以發(fā)出照射到待監(jiān)測的光伏電池器件上的光； I-V曲線檢測模塊，用以檢測所述光伏電池器件對外輸出的伏安特性曲線； 處理終端，用以發(fā)出用以控制所述測試光源模塊、所述I-V曲線檢測模塊運作的控制 指令；所述處理終端與所述I-V曲線檢測模塊相互通信，可以根據所述I-V曲線檢測模塊所 檢測到的伏安特性曲線，計算所述光伏電池器件的最大功率點的最優(yōu)負載值； 通信控制單元，連接于所述處理終端與所述I-V曲線檢測模塊之間，以接收所述處理 終端發(fā)出的控制指令并相應控制所述I-V曲線檢測模塊進行運作；所述通信控制單元還連 接于所述處理終端與所述測試光源模塊之間，以接收所述處理終端發(fā)出的控制指令并相應 控制所述測試光源模塊進行運作； 負載加載模塊，與所述處理終端相互通信，用以接收所述處理終端所計算出的最優(yōu)負 載值，并根據所述最優(yōu)負載值將相應阻值的負載電阻加載到所述光伏電池器件上。
2. 根據權利要求1所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述光伏電池器件 包括多個電池片，所述I-V曲線檢測模塊包含通道切換模塊，所述通道切換模塊用以將所 述I-V曲線檢測模塊在多個電池片間進行切換，以實現所述光伏電池器件中各個電池片的 逐一測試。
3. 根據權利要求2所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述光伏電池器件 中每一個電池片與一可變負載電阻、一負載開關構成負載回路，所述負載電阻的阻值可根 據最優(yōu)負載值進行相應調整，所述負載開關用以控制所述負載回路的導通或斷開。
4. 根據權利要求3所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述負載電阻的阻 值可以按照處理終端的指令變動，以實現光伏電池性最大功率點的自動跟蹤。
5. 根據權利要求2所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述通道切換模塊 包括第一選擇開關和第二選擇開關，所述第一選擇開關用以將多個電池片之一的正極連接 至所述I-V曲線檢測模塊的一端，所述第二選擇開關用以將多個電池片之一的負極連接至 所述I-V曲線檢測模塊的另一端。
6. 根據權利要求3所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述可變負載電阻 可被可調電壓源、或者可調電流源替換，以對光伏器件作電刺激。
7. 根據權利要求1所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括一 用以感測光線強度的光強感測器，所述測試光源模塊包括一用以調整光線強度的光源控制 模塊、以及一用以支撐所述光源裝置的光源支撐模塊，所述光源控制模塊及所述光源支撐 模塊與所述通信控制單元相互通信，所述處理終端根據所述光強感測器所感測到的光線強 度，相應控制所述光源控制模塊及所述光源支撐模塊，以校準光線強度或者穩(wěn)定光線強度。
8. 根據權利要求1所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括一 用以感測測試環(huán)境中參數值的環(huán)境傳感器、及一連接于所述通信控制單元與環(huán)境傳感器之 間的環(huán)境控制模塊，所述環(huán)境傳感器所感測的參數值包括溫度、或濕度、或含氧量中的一種 或多種，所述環(huán)境控制模塊用以根據測試環(huán)境中參數值的變化進行實時調整。
9. 根據權利要求3所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述負載開關在所 述I-V曲線檢測模塊處于測試狀態(tài)時斷開，在所述I-V曲線檢測模塊測試完畢后導通。
10. 根據權利要求1所述的光伏電池性能衰減監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述測試光源模 塊包括測試光源、用以為所述測試光源的輸入電源、連接于所述測試光源的升降裝置、恒流 調節(jié)模塊及工作電流顯示模塊，所述輸入電源與所述測試光源之間還連接有開關電源降壓 模塊及穩(wěn)流模塊，所述測試光源還包括一用以實現所述測試光源散熱的散熱模塊。
【文檔編號】H02S50/15GK104143959SQ201410377749
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權日:2014年8月1日
【發(fā)明者】吳振武, 馬彪, 王偉捷 申請人:蘇州德睿科儀儀器設備有限公司