光伏组件焊接质量测量装置及使用该装置进行质量检测的方法与流程

本发明涉及太阳能电池的检测方法技术领域，尤其涉及一种光伏组件焊接质量测量装置及使用该装置进行质量检测的方法。

背景技术：

目前，光伏组件及接线盒特点是：通常的光伏组件是用光伏焊带和汇流带将太阳电池串联焊接后，再用玻璃、EVA 、背板、边框等材料封装起来，之后通过接线盒、连接器将电池正负极引出。在电池焊接过程中，存在虚焊、漏焊的现象。由于太阳电池本身特性“在见光的情况下本身输出带有一定的电压、电流，且随着光强增大而增大”，这样内部焊接质量的好坏不能万用表等仪表直接检测。

目前对于应用灌封胶接线盒生产的组件，由于接线盒越来越小，加上需要用灌封硅胶将焊带与接线盒的端子密封起来，不管是手工焊接和自动焊接，均存在虚焊、漏焊的现象。漏焊断路时，组件没有输出，可以检测，但虚焊及局部漏焊现象是生产控制的一个难题，往往通过过程监控，作为生产的一个特殊质量点加以控制；对成品组件只能测量输出的性能，不能测量虚焊及局部漏焊的现象。

存在虚焊及局部漏焊的组件如果不能在安装前检查出来，那么在实际运行中，随着运行时间的增加，虚焊及局部漏焊部位会不断发热，甚至使接线盒烧毁，组件不能正常工作，影响发电效果。

组件的焊接不良，一直是组件生产过程的一个难题。制造企业按照质量体系的要求通常将焊接过程作为特殊工序，通过质量跟踪单、焊接监控等手段进行过程控制。对于组件的焊接质量一般通过以下三种手段进行评估：

一、拉力评估：

对于太阳电池的焊接，通过控制焊接温度，抽样测量焊带与电池的焊接拉力进行评估。

对于接线盒的焊接，通过控制焊接时间，用镊子跳动焊点是否连接，并抽样测量连接力评估焊接质量。

二、红外测试评估：

利用电池的电致发光原理，给组件加一定反向电压，通过红外照相机进行拍照，依据图像的明暗程度进行测试评估。

三、热成像评估

在强烈阳光照射的情况下，用热成像的方式检查，根据温度的相对高低，评估组件是否存在质量问题，其中焊接质量不好是其中的一个原因。

现有技术中与组件焊接测试有关的专利如下：

一、专利号：201210192248.3一种测试太阳能电池组件接线盒虚焊的方法

内容是：①利用加热装置将焊接部位加热5～30分钟，利用“虚焊位置的热稳定性差，在高温的作用下，焊点断开，导致组件失效；而焊接良好的组件热稳定性相对比较好，在正常组件使用时达到的温度下焊点不会断开”的性质实现的。②通过输出端有无电压定性判定。

二、专利号：200510108131.2测试管脚虚焊的装置及测试方法

内容是：一种测试管脚虚焊的装置。①由三个表笔和二个电源、一个参考电阻串联组成。②见第7页第二行，所述虚焊为断路，即漏焊；③测试原理是通过接入两个不同电路，同时表笔接触焊点，通过是否有变化定性指示是否漏焊。

三、专利号：02122318.1万用表测试虚焊和短路故障

内容是：①在电路板断电情况下用万用表电阻示值形式体现出来的检测技术；②操作中需要接触焊点；③同时是一种定性指示。

但是，测量组件焊接质量的技术缺点是：

一、拉力测试：拉力不足只是焊接不良的一种常见表象，实际上拉力足够大也不一定焊接良好（有可能外部机械力造成），拉力不足也不一定焊接不好（有可能电池电极或焊带特性造成），接触阻抗才是表示焊接质量的参数。一个是电学、一个是力学，没有严格的对应关系，只能定性或大致判定。

二、红外测试和热成像评估：这是评估组件中太阳电池和接线盒是否工作正常的一种方法，引起组件不能正常工作的原因多种多样。

三、《专利号：201210192248.3一种测试太阳能电池组件接线盒虚焊的方法》是一种破坏性试验，将虚焊点提前老化成为断路，试验加热时间较长，实际上是一种定性判定，不是焊接性能的测试。

四、《专利号：200510108131.2测试管脚虚焊的装置及测试方法》、《专利号：02122318.1万用表测试虚焊和短路故障》不能应用组件测试。核心都是在电路板断电情况下，用表笔直接接触焊点，进行定性指示；实际上是漏焊的一种测试，不是虚焊的测试。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种光伏组件焊接质量测量装置及使用该装置进行质量检测的方法，所述方法不会破坏所述光伏组件，操作简单、使用方便、安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种光伏组件焊接质量测量装置，其特征在于：包括模拟电源及采样操作单元和数据处理及显示单元，所述模拟电源及采样操作单元负极输出接线端cs2分为四路，第一路经电压表Ux与所述模拟采样操作单元的正极输出接线端cs1连接；第二路依次经电位器Rt1和电流表I0后与双刀双掷开关K中一个单刀开关的一端连接，双刀双掷开关K中两个单刀开关的一端连接后构成双刀双掷开关K的公共端，所述公共端与所述采样操作单元的正极输出接线端cs1连接；第三路经模拟接线盒二极管D1后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第四路依次经电位器Rt0、变送器B0后又分为三路，第一路经电压表U0与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第二路依次经电位器Rv2以及模拟太阳电池二极管组D0后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第三路依次经电位器Rv1以及电流源Ax后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；其中所述变送器B0的上的两个电流采样输出端为a和b，所述变送器B0与电位器Rv1的结点C为一个电压采样点，所述电流源Ax与所述双刀双掷开关K的结点d为另一个电压采样点，电流采样点和电压采样点经过导线与所述数据处理及显示单元相应的采样端连接。

本发明还公开了一种使用光伏组件焊接质量测量装置进行质量检测的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

将所述测量装置中双刀双掷开关K打开，所述测量装置的正极输出接线端cs1与被测试组件的负极连接，负极输出接线端cs2与组件的正极连接；

观察电压表U0，并调节一次调节用电位器Rv1和Rv2，使电压表U0的读数与组件输出电压表Ux的读数值相同；

将所述装置中二次调节用电位器Rt1调节到最大阻值后，将装置中的双刀双掷开关K闭合；

观察电流表I0，并调节二次调节用电位器Rt0和Rt1，使I0=0；

调节完后，连接端a、b、c、d将Rt0两端电压、电流输入到数据处理及显示单元进行处理，数据处理及显示单元根据电位器Rt0两端电压值以及流过电位器Rt0的电流值，计算出电位器Rt0的阻抗值；

根据电位器Rt0的阻值，判定组件焊接质量，是否存在虚焊。

进一步的技术方案在于：当所述电流表I0读数为零时，电压表Ux与电压表U0的差值为所述电位器Rt0两端的电压值，变送器B0采集的电流值为流过所述电位器Rt0的电流值。

进一步的技术方案在于：当计算出的电位器Rt0阻抗值大于50mΩ时，表示组件存在虚焊。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 所述方法通过对组件外加电流源，并对所述装置的多步调节和采样元件，等效组件虚焊处的电压、电流值，将组件焊接阻抗等效在外接电路中，采样对应的等效电压、电流，计算得出组件的虚焊阻抗值，从而判定组件焊接质量，得出组件是否存在虚焊。

其优点在于：不需要组件避光，可以在工作现场、使用现场进行测试；不需要施加拉力外部动作，可以定量指示阻抗大小。不需要加热等提前老化的破坏性试验，可以减少测试成本。不需要接触焊点，特别是对于太阳电池的焊接、灌封胶密封接线盒的焊接均能测试。克服了红外评估不充分的定性缺陷。

总之，所述方法操作简单、使用方便、安全可靠，方便组件成品入库前的检测，避免组件带有虚焊及局部漏焊隐患出厂，从而提前维护，延长组件运行寿命，降低维护成本；也可用于组件验收以及现场组件安装前的检查；可广泛推广到所有光伏组件生产和应用领域。

附图说明

图1是本发明实施例所述组件测试时的连接结构原理框图；

图2是本发明实施例所述装置中模拟电源及采样操作单元的原理图；

图3是太阳能组件的等效电路原理图；

图4是本发明实施例所述组件测试时的连接结构原理图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明实施例公开了一种光伏组件焊接质量测量装置，如图1所示，所述测量装置包括模拟电源及采样操作单元和数据处理及显示单元。如图2和4所示，所述模拟电源及采样操作单元负极输出接线端cs2分为四路，第一路经电压表Ux与所述模拟采样操作单元的正极输出接线端cs1连接；第二路依次经电位器Rt1和电流表I0后与双刀双掷开关K中一个单刀开关的一端连接，双刀双掷开关K中两个单刀开关的一端连接后构成双刀双掷开关K的公共端，所述公共端与所述采样操作单元的正极输出接线端cs1连接；第三路经模拟接线盒二极管D1后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第四路依次经电位器Rt0、变送器B0后又分为三路，第一路经电压表U0与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第二路依次经电位器Rv2以及模拟太阳电池二极管组D0后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；第三路依次经电位器Rv1以及电流源Ax后与所述双刀双掷开关K中另一个单刀开关的自由端连接；其中所述变送器B0的上的两个电流采样输出端为a和b，所述变送器B0与电位器Rv1的结点C为一个电压采样点，所述电流源Ax与所述双刀双掷开关K的结点d为另一个电压采样点，电流采样点和电压采样点经过导线与所述数据处理及显示单元相应的采样端连接。

开始时电流源与组件在形式上是串联连接，但通过双刀双掷开关K的打开，使电流源Ax与电压表U0、组件与电压表Ux形成两个独立回路；再通过第一次调节，对比两个电压表，使两电源相同。

当第一次调节完成后，通过双刀双掷开关K闭合，将电流源Ax、组件及电流表I0形成双电源电桥结构。在双电源电桥结构基础上，通过二次调节，使得电流表I0读数为0，这样就将焊接电阻Rx1+Rx2等效为装置上的Rt0，也就是Rt0= Rx1+Rx2。此外装置中设计了保护电路包括模拟接线盒二极管D1与 电位器Rt1。

模拟电源及采样操作单元中器件的作用如下：

电流源Ax：电路工作电源的提供，同时模拟组件输出；模拟太阳电池二极管组D0：模拟太阳电池二极管组；一次调节与二次调节转换用双刀双掷开关K：一次调节与二次调节转换；一次调节用电位器组Rv，Rv包含两个电位器Rv1、Rv2，用于调节电阻大小，使电流源与组件等效；一次调节用电压表U0：一次调节用电压指示；组件输出电压表Ux：组件输出电压指示；模拟接线盒二极管D1：模拟接线盒二极管电路，同时起保护电路表作用；二次调节用电流表I0：二次调节用，起电桥电流指示作用；二次调节用电位器组Rt，Rt包含两个电位器Rt0、Rt1，Rt0等效组件焊接阻抗，Rt1保护电路表作用；输出用电流变送器B0：采集组件焊接阻抗的输出电流；接线端cs1、cs2：连接作用；连接端a、b、c、d：连接作用；图3是太阳能组件的等效电路原理图，其中，Rx1和Rx2为模拟焊接电阻。

本发明还公开了一种使用光伏组件焊接质量测量装置进行质量检测的方法，包括如下步骤：

将所述测量装置中双刀双掷开关K打开，所述测量装置的正极输出接线端cs1与被测试组件的负极连接，负极输出接线端cs2与组件的正极连接；

观察电压表U0，并调节一次调节用电位器Rv1和Rv2，使电压表U0的读数与组件输出电压表Ux的读数值相同，其中电位器Rv1为粗调节，优先调节；电位器Rv2为细调节，起辅助作用；

将所述装置中二次调节用电位器Rt1调节到最大阻值后，将装置中的双刀双掷开关K闭合；

观察电流表I0，并调节二次调节用电位器Rt0和Rt1，使I0=0，其中，电位器Rt0为主调，电位器Rt1为细调节，起辅助作用；

调节完后，连接端a、b、c、d将Rt0两端电压、电流输入到数据处理及显示单元进行处理，数据处理及显示单元根据电位器Rt0两端电压值以及流过电位器Rt0的电流值，计算出电位器Rt0的阻抗值；

根据电位器Rt0的阻抗值，判定组件焊接质量，是否存在虚焊。

此外，当所述电流表I0读数为零时，电压表Ux与电压表U0的差值为所述电位器Rt0两端的电压值，变送器B0采集的电流值为流过所述电位器Rt0的电流值。当计算出的电位器Rt0阻抗值大于50mΩ时，表示组件存在虚焊。

所述方法通过对组件外加电流源，并对所述装置的多步调节和采样元件，等效组件虚焊处的电压、电流值，将组件焊接阻抗等效在外接电路中，采样对应的等效电压、电流，计算得出组件的虚焊阻抗值，从而判定组件焊接质量，得出组件是否存在虚焊。

其优点在于：不需要组件避光，可以在工作现场、使用现场进行测试；不需要施加拉力外部动作，可以定量指示阻抗大小。不需要加热等提前老化的破坏性试验，可以减少测试成本。不需要接触焊点，特别是对于太阳电池的焊接、灌封胶密封接线盒的焊接均能测试。克服了红外评估不充分的定性缺陷。

总之，所述方法操作简单、使用方便、安全可靠，方便组件成品入库前的检测，避免组件带有虚焊及局部漏焊隐患出厂，从而提前维护，延长组件运行寿命，降低维护成本；也可用于组件验收以及现场组件安装前的检查；可广泛推广到所有光伏组件生产和应用领域。