一种光伏组件的性能测试电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光伏组件的性能测试电路，该电路包括用于与光伏组件正负极连接的两个连接端，两连接端之间串接有一个电阻桥，所述电阻桥包括可调电阻R、用于接入等效绝缘电阻的两个接线端和两个调节电阻R1、R2，可调电阻R与第一调节电阻R1组成的第一串联支路和用于接入等效绝缘电阻的两个接线端与第二调节电阻R2组成的第二串联支路并联，所述两串联支路的串联点之间连接有一个电流表。本实用新型的光伏组件的性能测试电路利用一电阻桥电路精确测量光伏组件的绝缘电阻，结构简单，实施方便可以快速准确的在现场测量光伏组件的串联内阻和绝缘电阻，对光伏组件的质量和绝缘性能进行评价，实现在实际光照下的参数测试。
【专利说明】一种光伏组件的性能测试电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业测控【技术领域】，具体涉及一种快速检测光伏组件性能的测试电路。
【背景技术】
[0002]随着能源危机和环境问题的日益加剧，太阳能光伏发电站的应用日益广泛。目前，太阳能技术已经越来越广泛地被应用到各行各业中，但是在利用太阳能时，必须对光伏组件的性能(主要是绝缘电阻)进行测试，因为一旦在系统绝缘故障时，很容易发生安全事故，从而造成人身、财产的危害。
[0003]根据国际标准IEC61646《地面用薄膜光伏组件——设计鉴定和定型》中关于“测定光伏组件中的载流部分与组件边框或外部之间的绝缘是否良好”的10.3的绝缘试验中的10.3.4的程序要求如下:将组件引出线短路后接到有限流装置的直流绝缘测试仪的正极，将组件暴露的金属部分接到绝缘测试仪的负极，如果组件为无边框，或边框是不良导体，将组件的周边和背面用导电箔包裹，如果组件不含有玻璃外层，将组件前面用导电箔包裹，再将导电箔连接到绝缘测试仪的负极。但在实际操作中，对于无边框组件(如内外层玻璃封装的光伏组件)及不含外层玻璃的组件(如柔性薄膜电池组件)绝缘试验将组件四周边缘用导电箔粘贴包裹，该方法操作困难，粘贴过的导电箔不能重复利用。
[0004]现在太阳能发电的原理以及其性能参数检测成为行业人员必须掌握的基本知识，但是目前使用较多的是大型检测仪器，设备体积和重量庞大，安装运输不方便，且价格昂贵，不能在现场对光伏组件的质量进行快速检测。
[0005]中国专利申请号201210367758.X公开了一种光伏组件功率优劣快速检测仪，夕卜接一电阻数值可精确调整并可精确读数的外接串联内阻；并对外接串联内阻进行调整以保证线性方程式的成立。该检测仪虽然结构简单，但是该电路只能实现对光伏组件串联内阻及功率的测量，不能对其绝缘电阻进行检测。
[0006]中国专利申请号201210302192.2公开了一种太阳能光伏组件的绝缘测试装置及方法，该装置包括一个外绝缘内导电的腔体结构，绝缘橡胶袋装有抽气阀芯和电极接头；测试装置的内表面镀有导电金属膜，或粘贴有导电橡胶，实现对内导电。在检测时，光伏组件放入绝缘腔体内，对绝缘腔体封口后，进行抽真空，绝缘腔体内表面的导电层包覆光伏组件，由电阻测试仪检测绝缘电阻值。该装置的结构比较复杂，在使用时还要对绝缘腔体抽真空，因此，还需要额外配备抽真空设备，使用较为麻烦，不适用于快速检测；另外，该装置也不能对光伏组件的串联内阻进行检测。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是提供一种光伏组件的性能测试电路，以解决现有测试设备使用麻烦无法快速检测的问题。
[0008]为了实现以上目的，本实用新型所光伏组件的性能测试电路采用的技术方案是:包括用于与光伏组件正负极连接的两个连接端，所述两连接端之间串接有一个电阻桥，所述电阻桥包括可调电阻R、用于接入等效绝缘电阻的两个接线端和两个调节电阻Rl、R2，可调电阻R与第一调节电阻Rl组成的第一串联支路和用于接入等效绝缘电阻的两个接线端与第二调节电阻R2组成的第二串联支路并联，所述两串联支路的串联点之间连接有一个电流表。
[0009]所述两个连接端子的一端用于连接光伏组件外壳，另一端用于与地连接。
[0010]所述第一串联支路的串联点与第一调节电阻Rl之间串设有第一开关K1，第二调节电阻R2上并联有第二开关K2，与可调电阻R相连的连接端子和第二串联支路的串联点之间串设有第三开关K3，两串联支路上还并联有一电压表。
[0011 ] 所述第一可调电阻与第二可调电阻的阻值相同。
[0012]本实用新型的光伏组件的性能测试电路利用一电阻桥电路精确测量光伏组件的绝缘电阻，结构简单，实施方便可以快速准确的在现场测量光伏组件的串联内阻和绝缘电阻，对光伏组件的质量和绝缘性能进行评价，实现在实际光照下的参数测试。
[0013]在电路中增加相应的开关和电压表，可以对光伏组件的串联内阻及短路电流、断路电压、填充因子、和并联内阻进行测量，全面了解光伏组件的性能，实现现场对光伏组件的检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为模拟太阳光示意图；
[0015]图2为光伏组件的性能测试电路第一实施例的等效电路图；
[0016]图3为光伏组件的性能测试电路第二实施例的等效电路图；
[0017]图4为光伏组件的f和I关系示意图；
V K
[0018]图5为光伏组件的1-V曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
[0020]如图1所示为本实用新型模拟太阳光进行光照的示意图，利用疝气灯I照射凹面镜2后，形成的反射光再平行反射至待测光伏组件，对待测光伏组件进行模拟光照。
[0021]如图2所示，为本实用新型的光伏组件的性能测试电路实施例，图中，VD、二极管、Rsh和Rs整体等效为一个光伏组件，其中，Vd为待测光伏组件在疝气灯的模拟光照下产生的光伏电压，Id为流过二极管的电流，Rsh为待测光伏组件的并联内阻，Rs为待测光伏组件的串联内阻。该测试电路包括用于与光伏组件正负极连接的两个连接端，两连接端之间串接有一个电阻桥，电阻桥包括可调电阻R、用于接入等效绝缘电阻R3的两个接线端和两个调节电阻R1、R2，可调电阻R与第一调节电阻Rl组成的第一串联支路和用于接入等效绝缘电阻的两个接线端与第二调节电阻R2组成的第二串联支路并联，所述两串联支路的串联点之间连接有一个电流表G。
[0022]绝缘电阻R3是光伏组件本身具有的一种特性，描述的是光伏组件金属外壳与地的电阻。在将待测光伏组件接入测试电路时，两个接线端的一端用于连接光伏组件外壳，另一端用于与地连接。
[0023]为了使用该测试电路对光伏组件的串联内阻进行测试，将上述电路进一步进行改进，如图3所示，在可调电阻R与第一调节电阻Rl之间串设有第一开关K1，第二调节电阻R2上并联有第二开关K2，与可调电阻R相连的连接端子和绝缘电阻R3之间串设有第三开关K3，所述两连接端子之间还串设有一电压表V。
[0024]为便于计算，本实施例中第一可调电阻Rl与第二可调电阻R2的阻值相同。
[0025]本实用新型在测量绝缘电阻时，包括如下步骤:
[0026](I)对待测光伏组件进行模拟光照，并使光照强度达到设定值:调节氙气灯的功率，达到标准光照强度1000W/m2。
[0027](2)第一调节电阻Rl和第二调节电阻R2为固定已知值，调节可调电阻R，当可调电阻R与绝缘电阻R3之间的电流值为O时，可得绝缘电阻R3=R2*R/R1。
[0028]上述测量方法的测量原理如下:在稳定光照强度下，闭合1、K3，断开K2，根据基尔霍夫电流定律和欧姆定律:
Tj = /，+ /X
[0029]^:.(I)
h = ,? + 1
v = i,r + i2r,
[0030])
V = LR, +!,R1v '
[0031]由(I)和(2)得到:
[0032]I^R+R^-1R! = I3 (R3+R2)+IR2 (3)
[0033]由于本实施例的R1=R2，调节R，当I=O时，I1=I3, R3=R,从而精确测量光伏组件的绝缘电阻R3。
[0034]另外，本实用新型的测试电路还能对光伏组件的串联内阻Rs进行测量，其测量过程如下:在模拟光照强度下，KpK3断开，K2闭合，调节可调电阻R，电压表和电流表的示值分别为1、V，记录一系列的R、1、V数据，根据全电路欧姆定律:
[0035]V = IR (4)
_6] !=^ ⑶
[0037]由(4)和(5)得到穴(())
Λ
11 R
[0038]对上述方程求倒数:f = 7(1 + -T-)(7)
K Vp K
[0039]如图4所示，备和^表现为线性关系，通过曲线拟合得到VD，则R = R(^-1)，比
VRY
较各待测光伏组件的串联内阻Rs，Rs数值越小，光伏组件质量越好。
[0040]另外，根据测得的一系列I和V数据，通过曲线拟合的方法得到1-V曲线，如图5所示，可以计算得到光伏组件的短路电流、断路电压、填充因子、并联内阻，精确描述光伏组件的性能。各参数的计算过程如下:当V=O时，Isc的值即为短路电流；当I=O时，V。。的值是断路电压；填充因子FF是太阳能电池品质(串联电阻和并联电阻)的量度，定义为实际的
P I V
最大输出功率除以理想目标的输出功率。，其中山和^是最大功率
1SC^OC iSC^ OC
Pm时的电压和电流，Is。和Vre分别是短路电流和断路电压；并联内阻Rshjia微分计算得到，
Hn ? 「iff 了1
即 Rsh = — ο
UvL0
[0041] 以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方法，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种光伏组件的性能测试电路，其特征在于:包括用于与光伏组件正负极连接的两个连接端，所述两连接端之间串接有一个电阻桥，所述电阻桥包括可调电阻R、用于接入等效绝缘电阻的两个接线端和两个调节电阻R1、R2，可调电阻R与第一调节电阻Rl组成的第一串联支路和用于接入等效绝缘电阻的两个接线端与第二调节电阻R2组成的第二串联支路并联，所述两串联支路的串联点之间连接有一个电流表。
2.根据权利要求1所述的光伏组件的性能测试电路，其特征在于:所述两个接线端的一端用于连接光伏组件外壳，另一端用于与地连接。
3.根据权利要求2所述的光伏组件的性能测试电路，其特征在于:所述第一串联支路的串联点与第一调节电阻Rl之间串设有第一开关K1，第二调节电阻R2上并联有第二开关K2，与可调电阻R相连的连接端子和第二串联支路的串联点之间串设有第三开关K3，两串联支路上还并联有一电压表。
4.根据权利要求2或3所述的光伏组件的性能测试电路，其特征在于:所述第一可调电阻与第二可调电阻的阻值相同。
【文档编号】H02S50/15GK204008858SQ201420132485
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】朱美玲, 丁晓, 王伟, 朱翠丽, 江新峰, 胡筱, 雷振锋, 杨恢宏 申请人:国家电网公司, 许继集团有限公司