一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池温度特性测试技术领域，具体是一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台。
【背景技术】
[0002]太阳能电池作为新能源技术受到世界各地的普遍欢迎，但是对于大部分太阳能电池，随着温度的上升，短路电流上升，开路电压减小，转换效率降低。市场上已经有一些用于测量太阳能电池的温度特性的仪器，但是体积庞大，成本高，测试使用的光源只能是人造光源，然而人造光源无法完全地模拟太阳光，而且现有的仪器只能测量温度升高时太阳能电池的光伏特性，不能测量温度降低时太阳能电池的光伏特性。对于测试所采集到的数据，使用者还需要人工的记录和处理。
【发明内容】
[0003]为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台。
[0004]本实用新型采用的技术方案:一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，包括一变温箱，所述的变温箱上方设有透明密封盖，变温箱的一侧连接有加热装置，变温箱的下方连接有制冷装置；所述的实验台内部设有控制电路，所述的控制电路包括微处理器，微处理器分别与加热装置和制冷装置连接；所述的微处理器还连接有上位机、显示模块、按键控制模块、报警模块和用于采集电流、电压、温度和光照强度信息的数据采集模块。
[0005]本实用新型的有益效果:本实用新型的实验台体积较小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太阳能电池，也可以直接使用太阳光进行实验。本实用新型的实验台中设有制冷装置和加热装置，可以模拟不同的温度，利用单片机自动记录实验数据，并且可以与上位机通讯进行数据处理。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型的原理框图；
[0007]图2是本实用新型的结构示意图；
[0008]图3是本实用新型控制电路的电器原理图；
[0009]图4是实验台的主视图；
[0010]图5是实验台的左视图；
[0011]图6是实验台的俯视图；
[0012]图7是实验台的整体效果图。
【具体实施方式】
[0013]为了更好地表述本实用新型技术方案的细节及其优点，现结合附图作进一步说明。
[0014]如图1、图2所示，一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，包括一变温箱2，所述的变温箱2上方设有透明密封盖1，变温箱2的一侧连接有加热装置，变温箱2的下方连接有制冷装置；所述的实验台内部设有控制电路，所述的控制电路包括微处理器，微处理器分别与加热装置和制冷装置连接；所述的微处理器还连接有上位机、显示模块、按键控制模块、报警模块和用于采集电流、电压、温度信息的数据采集模块。
[0015]在本实施例中，所述的加热装置采用一根电热丝7，在电热丝7的一侧安装一个风扇8，通过风扇8把电热丝7周围的热空气吹进变温箱2。为了提高实验台的安全性，电热丝7的功率为18W，电源选用的是安全的12V直流电源。
[0016]所述的制冷装置包括半导体制冷片3，半导体制冷片3分冷端和热端，所述的半导体制冷片3的冷端与变温箱2的底部连接，热端连接一水冷箱4，所述的水冷箱4底部连接一散热片5，散热片5的下方设有一散热扇6。半导体制冷片3冷端的温度较低，用于降低变温箱内的温度。由于半导体制冷片的冷端和热端的温差固定，所以只有热端的温度尽可能的低才能保证冷端的温度足够低。热端采用水循环和散热扇6两种方式散热。水冷箱4设有入水口、出水口和水泵，水循环是使用水泵加压促进冷水在水冷箱4中循环，带走半导体制冷片3热端的热量，这是主要的散热方式。散热扇6散热是辅助散热方式，是为了防止水循环没有开始时，热端过热造成制冷片损坏。制冷和加热功能通过继电器来切换。
[0017]所述的微处理器采用的是AT89S52单片机，显示模块采用的是1602IXD液晶显示器，所述的数据采集模块包括温度数据采集模块、电流数据采集模块和电压数据采集模块。所述的温度数据采集模块采用的是DS18B20数字温度传感器；所述的电压数据采集模块采用单片机自带的10位A/D转换器直接采集太阳能电池的开路电压；所述的电流数据采集模块采用数字电流表采集太阳能电池的短路电流，所述的光照强度采集模块采用的是光敏电阻串联单片机的方式间接测量。控制电路需要同时测量太阳能电池的短路电流和开路电压值，但是短路与开路两种状态不可能同时存在，而且短路状态持续太久会损坏太阳能电池，所以电路采用实时测量开路电压值，当温度变化大于2摄氏度时测量一次短路电流值，开路电压和短路电流测量的切换采用继电器切换。
[0018]如图3所示，单片机的3脚和13脚分别连接数字电流表和电压电流采集功能切换继电器，单片机的14、15脚分别连接加热装置控制继电器和制冷装置控制继电器，单片机的12脚连接DS18B20数字温度传感器，单片机的I脚通过上拉电阻串联光敏电阻，单片机的22~25脚分别连接按键控制模块的四个按键，LCD液晶显示器的4、5、6脚分别连接单片机28、27、26脚，IXD液晶显示器的7~14脚分别连接单片机的39~32脚，报警器连接单片机的21脚。
[0019]所述的按键控制模块包括4个按键，分别是“开始”、“上翻”、“下翻”和“联机”。只有“开始”按下后，仪器才会启动温度变换和采集数据，“上翻”和“下翻”用于在测试结束后，查询自动记录的20组数据，“联机”按键的作用是，在测试结束后控制单片机向上位机传输数据。
[0020]所述的上位机采用LabVIEW软件编写，通过USB转串口工具与单片机连接，单片机可以将采集到的数据传给上位机，上位机将数据生成电子表格和太阳能电池的电流电压随温度变化的曲线图。为了方便观察数据是否传输成功，当数据传输完成后，上位机上的传输指示灯会短暂地变成绿色，报警器发出报警提示。
[0021]使用时，太阳能电池安装于变温箱2内，可以根据需要选择不同的光源透过透明密封盖I照射太阳能电池，也可以将实验台置于太阳光下。
[0022]当按下“开始”，首先启动制冷装置，当变温箱2温度低于室温3摄氏度时关闭制冷装置，等待变温箱2自然升温；当变温箱2温度上升到室温时，启动加热装置，当变温箱2的温度上升至设定温度时，停止加热。在此过程中，单片机实时采集太阳能电池的开路电压值，每当温度变化2摄氏度(温度上升2摄氏度或下降2摄氏度)时，控制电路采集一次太阳能电池的短路电流值，开路电压和短路电流测量的切换采用继电器切换，通过光敏电阻实时记录光照强度信息。
[0023]测试过程结束后，使用者可以通过“上翻”、“下翻”按键和液晶显示器来查看自动采集的数据，按“联机”按键将采集的数据传输给上位机，传输完成后，上位机传输指示灯短暂变为绿色，报警器发出报警提示。上位机将数据生成电子表格和太阳能电池的电流电压随温度、光照强度变化的曲线图。
【主权项】
1.一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:包括一变温箱(2)，所述的变温箱(2)上方设有透明密封盖(1)，变温箱(2)的一侧连接有加热装置，变温箱(2)的下方连接有制冷装置；所述的实验台内部设有控制电路，所述的控制电路包括微处理器，微处理器分别与加热装置和制冷装置连接；所述的微处理器还连接有上位机、显示模块、按键控制模块、报警模块和用于采集电流、电压、光照强度和温度信息的数据采集模块。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的加热装置包括电热丝(7)和一用于将热风吹入变温箱(2)的风扇(8)。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的制冷装置包括半导体制冷片(3)，所述的半导体制冷片(3)的冷端与变温箱(2)的底部连接，热端连接一水冷箱(4)，所述的水冷箱(4)底部连接一散热片(5 )，散热片(5 )的下方设有一散热扇(6)。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的微处理器采用的是AT89S52单片机。5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的显示模块采用的是1602IXD液晶显示器。6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的数据采集模块包括温度数据采集模块、电流数据采集模块、电压数据采集模块和光照强度数据采集模块。7.根据权利要求6所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的温度数据采集模块采用的是DS18B20数字温度传感器；所述的电压数据采集模块采用单片机自带的10位A/D转换器；所述的电流数据采集模块采用的是数字电流表；所述的光照强度数据采集模块采用的是光敏电阻。8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的上位机采用LabVIEW软件编写。9.根据权利要求3所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的水冷箱(4 )设有入水口、出水口和用于促进水循环的水泵。10.根据权利要求1所述的一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，其特征在于:所述的按键控制模块包括“开始”、“上翻”、“下翻”和“联机” 4个按键。
【专利摘要】一种太阳能电池高低温光伏特性测试实验台，包括一变温箱，所述的变温箱上方设有透明密封盖，变温箱的一侧连接有加热装置，变温箱的下方连接有制冷装置；所述的实验台内部设有控制电路，所述的控制电路包括微处理器，微处理器分别与加热装置和制冷装置连接；所述的微处理器还连接有上位机、显示模块、按键控制模块、报警模块和用于采集电流、电压、温度和光照强度信息的数据采集模块。本实用新型的实验台体积较小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太阳能电池，也可以直接使用太阳光进行实验。本实用新型的实验台中设有制冷装置和加热装置，可以模拟不同的温度，利用单片机自动记录实验数据，并且可以与上位机通讯进行数据处理。
【IPC分类】H02S50/10
【公开号】CN204669310
【申请号】CN201520337951
【发明人】滕道祥, 王克权, 王一如, 李文义, 魏明, 赵越
【申请人】徐州工程学院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月22日