本實(shí)用新型涉及光電測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用中，太陽能電池?zé)o疑占據(jù)著舉足輕重的地位。太陽能電池的開路電壓、短路電流、最大功率、轉(zhuǎn)換效率等基本性能參數(shù)對(duì)其行業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。因此，針對(duì)太陽能電池產(chǎn)品研制和生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，太陽能電池測試系統(tǒng)的研究有著十分重要的意義。

太陽能電池測試是在一定的光強(qiáng)和溫度下進(jìn)行的，改變負(fù)載，多次測量出太陽能電池的端電壓、回路電流，由采樣數(shù)據(jù)得出太陽能電池的開路電壓、短路電流、最大輸出功率、轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)，同時(shí)也可以得到太陽能電池的伏安特性曲線和輸出功率曲線，據(jù)此對(duì)太陽能電池進(jìn)行分類和評(píng)判。

針對(duì)太陽能電池測試設(shè)備體積大、價(jià)格貴、測量精度低等缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有太陽能電池測試設(shè)備測量體積大、價(jià)格貴、測量結(jié)果不精確的難題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為：基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于包括：主控芯片、上位機(jī)、太陽能電池板、調(diào)理電路、電子負(fù)載、電壓電流采集電路、光照度采集電路、溫度采集電路、液晶顯示電路；特征在于：上位機(jī)、電壓電流采集電路、光照度采集電路、溫度采集電路、液晶顯示電路直接跟主控芯片相連接；太陽能電池板與電子負(fù)載相連后再跟主控芯片相連接；調(diào)理電路分別與太陽能電池板、電壓電流采集電路相連。

所述的基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于：主控芯片型號(hào)為STM32F105，主要功能是實(shí)時(shí)測量環(huán)境的溫度、光照度、電壓電流信號(hào)，并對(duì)所獲取的信息進(jìn)行計(jì)算、處理分析，把處理的結(jié)果發(fā)送給液晶顯示電路和上位機(jī)；還具有A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換的功能。

所述的基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于：在光照太陽能電池板時(shí)，啟動(dòng)本系統(tǒng)，使主控芯片開始工作，首先讓主控芯片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換模塊以一定的規(guī)律連續(xù)輸出電壓，來控制電子負(fù)載，讓電子負(fù)載工作在可變電阻區(qū)這樣在太陽能電池調(diào)理電路中，取樣電阻的電壓和電流也會(huì)隨之而發(fā)生相應(yīng)的變化，再利用主控芯片中的ADC1和ADC2來分別采集該調(diào)理電路中太陽能電池的電壓和電流信號(hào)。

所述的基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于：環(huán)境溫度及光照度對(duì)測量結(jié)果有很大影響，采用型號(hào)為DS18B20溫度傳感器及型號(hào)為KITOZER100P光照度傳感器，運(yùn)用補(bǔ)償算法將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和修正，然后通過主控芯片把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，在MATLAB中運(yùn)用擬合算法將該數(shù)據(jù)擬合成曲線，即得到I-V曲線，或者直接輸出到液晶顯示電路中進(jìn)行顯示。

所述的基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于：電子負(fù)載是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，它是一個(gè)可控的可變電阻器，可采用主控芯片通過控制D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓進(jìn)而調(diào)節(jié)VMOS管漏源電阻從零歐姆到幾兆歐姆變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)可調(diào)。在調(diào)節(jié)過程中，對(duì)太陽能電池輸出電壓和電流分別采樣，即可得到太陽能電池伏安特性曲線。此外，由于本設(shè)計(jì)有負(fù)載的程控操作需求，選用了IRF540器件作為電子負(fù)載的核心元件。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：由于采用嵌入式技術(shù)作為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，并且選用高性能的STM32F105作為主控芯片，使得本實(shí)用新型具有體積小、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型的軟件結(jié)構(gòu)流程圖。

圖3為本實(shí)用新型的電子負(fù)載及補(bǔ)償電路圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于嵌入式的太陽能電池測試系統(tǒng)，其特征在于包括：主控芯片、上位機(jī)、太陽能電池板、調(diào)理電路、電子負(fù)載、電壓電流采集電路、光照度采集電路、溫度采集電路、液晶顯示電路；特征在于：上位機(jī)、電壓電流采集電路、光照度采集電路、溫度采集電路、液晶顯示電路直接跟主控芯片相連接；太陽能電池板與電子負(fù)載相連后再跟主控芯片相連接；調(diào)理電路分別與太陽能電池板、電壓電流采集電路相連。

具體實(shí)施流程：在光照太陽能電池板時(shí)，啟動(dòng)本系統(tǒng)，使主控芯片開始工作，首先讓主控芯片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換模塊以一定的規(guī)律連續(xù)輸出電壓，來控制電子負(fù)載，讓電子負(fù)載工作在可變電阻區(qū)，這樣在太陽能電池調(diào)理電路中，取樣電阻的電壓和電流也會(huì)隨之而發(fā)生相應(yīng)的變化，再利用主控芯片中的ADC1和ADC2來分別采集該調(diào)理電路中太陽能電池的電壓和電流信號(hào)；采用型號(hào)為DS18B20溫度傳感器及型號(hào)為KITOZER100P光照度傳感器分別采集環(huán)境溫度信號(hào)和光照度信號(hào)，運(yùn)用補(bǔ)償算法將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和修正；最后把所有采集到的信號(hào)通過主控芯片把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，在MATLAB中運(yùn)用擬合算法將該數(shù)據(jù)擬合成曲線，即得到I-V曲線，或者直接輸出到液晶顯示電路中進(jìn)行顯示。

軟件結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示，首先對(duì)STM32及外圍電路進(jìn)行初始化，其中包括對(duì)STM32的GPIO口、定時(shí)器模塊、DMA模塊、DAC模塊、ADC模塊以及液晶顯示電路的初始化等；其次，系統(tǒng)初始化完成之后，STM32控制DAC工作輸出制定的連續(xù)電壓，控制電子負(fù)載的工作，進(jìn)而測量到電壓電流信號(hào)；同時(shí)，溫度傳感器及光照度傳感器分別采集環(huán)境溫度信號(hào)和光照度信號(hào)；進(jìn)一步判斷采集的數(shù)據(jù)是否合格，如果數(shù)據(jù)不合格返回繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)合格，則ADC選擇的通道開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)數(shù)字濾波后在STM32控制下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算和太陽電池參數(shù)的計(jì)算；最終得到太陽電池各參數(shù)值和曲線，再輸出到液晶顯示電路中。

電子負(fù)載及補(bǔ)償電路圖如圖3所示，電子負(fù)載是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，它是一個(gè)可控的可變電阻器，可采用主控芯片通過控制D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓進(jìn)而調(diào)節(jié)VMOS管漏源電阻從零歐姆到幾兆歐姆變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)可調(diào)。在調(diào)節(jié)過程中，對(duì)太陽能電池輸出電壓和電流分別采樣，即可得到太陽能電池伏安特性曲線。此外，由于本設(shè)計(jì)有負(fù)載的程控操作需求，選用了IRF540器件作為電子負(fù)載的核心元件。