一种光伏电池板热斑效应在线检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光伏发电领域，尤其是一种光伏电池板热斑效应在线检测装置。
【背景技术】
[0002] 随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展，世界范围内的能源短缺 和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展可再生无污染的能 源已成为当务之急。而太阳能具有取之不尽、用之不竭、不会污染环境和破坏生态平衡的特 点，受到越来越多政府和人们的重视。
[0003] 太阳能（也称光伏）电站工作的稳定性和输出功率与每一块光伏电池板的工作状 态都息息相关，如何有效地对每块光伏电池板进行检测和故障诊断是维持光伏电站正常工 作的首要问题。然而，热斑效应是光伏电池板的运行过程中极易发生的一种主要故障现象。 具体地讲，在光照不均匀、光伏电池板被遮蔽、光伏电池板本身质量不合格或者电池板安装 使用不当等情况下，光伏电池会出现热斑效应，即不再作为电源向外输出功率，而是成为负 载消耗其他未被遮蔽的光伏电池产生的功率，此时系统的发电效率会急剧下降，严重时被 遮蔽的光伏电池会由于过热而烧毁，从而使系统可靠性降低。
[0004] 为了避免上述问题，前人已经做了很多有益的探索。例如，张臻等人提出了一种检 测光伏热斑损害的太阳电池漏电流的系统及方法，通过测试太阳电池反向偏压下温度变化 情况，判定反偏漏电流的分布情况，根据反向漏电流大小，进行电池分类，同时通过红外热 相扫描，检测太阳电池反向漏电流分布，挑选出局部漏电流密度大的电池，从而避免太阳电 池实际使用中，在电流失配引起的电压反偏情况下产生温度过高的热斑问题，该方法存在 的缺点；1.利用太阳电池反向偏压下温度变化情况来作为依据，然而温度很容易受外界环 境影响；2.仅仅根据温度来判断局部漏电流密度大的电池可靠性不是很强；3.红外热像扫 描成本较高。又如，方了玉等人提出的一种自动识别光伏电池板组件热斑效应的电路装置 及控制方法，该方法利用取样传感器获取光伏电池板回路中的电流信号并转为直流电压信 号，传送至迟滞比较器单元，迟滞比较器单元将该直流电压信号与基准单元中的基准阀值 进行比较，由控制单元控制旁路二极管组件与电池板的接通与断开，尽管该方法能够在一 定条件下自动识别光伏电池板组件是否发生了热斑效应，但是其不能检测到光伏电池板组 件热斑效应的损害程度且附加成本较高。还有，目前常用的检测光伏电池板热斑效应方法 是基于红外图像分析的方法，其根据发生热斑现象的光伏电池单体表面温度与正常工作的 光伏电池单体表面温度差异十分明显，导致两者产生的红外图像差异也是十分明显，通过 对红外图像的处理与分析，来提取可能的热斑现象故障区域及区域的特征信息，从而能够 实现对光伏电池单体工作状态正常与否进行识别，然而此种方法存在一些缺陷；1.不能区 分温度相差不明显的状态，检测精度与准确度不高；2.实时性差且不易实现在线检测分析 等。
[0005] 因而，如何实时地检测光伏组件的热斑效应W及热斑损害的程度，保证整个光伏 组件输出功率的稳定W及提高整个光伏发电系统的可靠性，是目前亟待研究的方向。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种光伏电池板热斑效应在线检测装置，属于光伏发电领 域。本发明解决其技术问题所采用的技术方案为；首先将一块光伏电池板视为整体，通过传 感器单元采集光伏电池板的输出电压信号与负载电流信号，然后处理器单元运用预先设定 的算法公式对采集的电压信号与电流信号进行处理，并将处理结果输出给显示单元，最后 显示单元显示光伏电池板是否发生热斑效应W及发生热斑效应的单电池个数。本发明能够 在线检测光伏电池板是否发生热斑效应W及发生热斑效应的电池数，避免因维护不及时带 来的光伏系统安全隐患，进一步提高光伏发电系统的可靠性与稳定性。
[0007] 进一步，所述的光伏电池板热斑效应在线检测装置包括传感器单元、处理器单元、 显示单元W及电源，其具体的检测过程为；传感器单元采集某一块光伏电池板的负载电流 信号与输出电压信号，并将采集所得数据输入给处理器单元，然后处理器单元根据设定的 算法公式进行计算，进而判断光伏电池板热斑效应具体情况。
[000引所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联 在光伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，W此来采集相应的电流信 号（I)与电压信号扣)。
[0009] 所述的处理器单元，其主控巧片为STC89C52RC。另外处理器单元内预先设定的算 法公式如下：
[0010] 单个电池发生热斑效应所消耗的功率（Pm)为：
[0011]
【主权项】
1. 一种光伏电池板热斑效应在线检测装置，其特征在于，包括传感器单元、处理器单 元、显示单元以及电源，所采用的技术方案为：将一块光伏电池板视为整体，通过传感器单 元采集光伏电池板的输出电压信号与负载电流信号，然后处理器单元运用预先设定的算法 公式对采集的电压信号与电流信号进行处理，并将处理结果输出给显示单元，最后显示单 元显示光伏电池板是否发生热斑效应以及发生热斑效应的单电池个数。
2. 根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，所述的传 感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联在光伏组件阵列 上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，以此来采集相应的电流信号（I)与电压信 号（U)。
3. 根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，所述的处 理器单元，其主控芯片为STC89C52RC，处理器单元内预先设定的算法公式如下： 单个电池发生热斑效应所消耗的功率（Pm)为： [(Af-I)U,,+ 0.712 其中，M表示被监测光伏组件阵列的单电池个数，Utl表示单电池发电时的额定电压，Req 表示单电池的电阻值； 根据传感器单元采集的电流信号（I)与电压信号（U)，对应的光伏组件阵列的输出功 率⑵为： P = UI 假设该光伏组件阵列的额定输出功率为P〇,则该光伏组件阵列发生热斑效应的电池数 (N)为： N= (P0-P)/Pffl 其中，若N = 0,则表示该光伏组件阵列没有发生热斑效应；N辛0,则N即为光伏组件 阵列发生热斑效应的电池数。
4. 根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，所述的显 示单元，其输入端与所述的处理器单元相连接，当光伏电池板发生热斑效应时，显示单元会 显示光伏电池板发生热斑效应的电池数即热斑损害程度，否则显示热斑效应的电池数为零 即无热斑效应发生。
5. 根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，所述的电 源为可充电电池，与所述的处理器单元、传感器单元以及显示单元相连接，用于为整个检测 装置提供稳定的直流电压。
【专利摘要】本发明公开了一种光伏电池板热斑效应在线检测装置，属于光伏发电领域。该方法为：首先将一块光伏电池板视为整体，通过传感器单元采集光伏电池板的输出电压信号与负载电流信号，然后处理器单元运用预先设定的算法公式对采集的电压信号与电流信号进行处理，并将处理结果输出给显示单元，最后显示单元显示光伏电池板是否发生热斑效应以及发生热斑效应的单电池个数。本发明能够在线检测光伏电池板是否发生热斑效应以及发生热斑效应的电池数，避免因维护不及时带来的光伏系统安全隐患，进一步提高光伏发电系统的可靠性与稳定性。
【IPC分类】H02S50-15
【公开号】CN104836530
【申请号】CN201510243062
【发明人】段其昌, 毛明轩, 段盼, 胡蓓, 冷佳骏, 杨增瑞
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月13日