单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源的制作方法

文档序号:8063256阅读:275来源:国知局
专利名称:单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源的制作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳模拟器的电源,尤其涉及一种单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,属于太阳电池测试技术领域。
背景技术
太阳模拟器是一种测量太阳能电池的设备,太阳模拟器分为连续光模拟器和脉冲光模拟器两种,而脉冲光模拟器又分为单次闪光和多次闪光两种,单次闪光的太阳模拟器要在较短的时间(几个毫秒)内产生一段准连续的模拟太阳光(相关厂家有美国SPETRULAB公司),要实现模拟这样准稳态的太阳光,就需要有一套为模拟器光源供电的准连续光发生电源。
现有的单次闪光模拟器为了获得准连续光,借用激光器的电源作为模拟器的电源,但该电源主要用于激光泵浦,追求的是电光转换效率,而可重复性、发光波形、脉冲宽度都不符合太阳模拟器的要求,现有的单次闪光模拟器技术主要通过光强修正的办法来解决模拟器发光波形不良的问题,具体办法是采用参考电池实时监测模拟器在一次闪光期间不同时刻的光强,参考电池和被测样品的测量同步进行,闪光测量结束后,再根据参考电池测的光强去修正被测样品的实测数据,获得较为准确的测量结果。

发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提出一种单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,实现短时间(10ms)内稳定的模拟太阳光,要求每次发生准连续光的光强可重复性要好,在10ms内发光光强要稳定,光波形近似成方波,而且发出光的光谱要和标准太阳光谱AM1.5接近。
为了实现这样的目的,本发明的技术方案中,设计了一种为长弧放电氙灯供电的准连续光发生电源,主要包括LC网络充放电回路、预燃回路、主放电回路、控制回路四个部分,LC网络充放电回路与预燃回路通过各自的防回流二极管与长弧放电氙灯连接,LC网络充放电回路通过一个单向二极管与主放电回路连接,控制回路通过一个双向可控硅与LC网络充放电回路连接。
本发明的控制回路主要由比例分压电路、比较电路、放电安全时序电路、弱电与强电隔离电路、充电自动保护电路等组成,比例分压电路通过一对高压电阻从充电回路取样,比较电路一路与比例分压电路相连,一路与设定电压电路或DA转换器相连,比较电路产生的输出信号经弱电与强电隔离电路转换后控制主放电回路的双向可控硅,以上电路构成闭环回路实现充电电压在设定电压左右小误差动态变化,比较电路输出信号的下沿去触发放电安全时序电路,使得LC网络充放电回路及时放电。
本发明的控制回路中的放电安全时序电路由四个延时方波脉冲电路构成,其中去控制回路弱电与强电隔离电路的延时方波脉冲电路的延时为60ms,去LC网络放电回路的大功率可控硅的延时方波电路延时1ms,同时在该延时电路动作之前还有一个延时方波脉冲电路延时10ms,这样就能在关断充电回路后,才可能放电,而且在LC网络充放电回路放电期间,充电回路一定是断开的。
本发明的LC网络充放电回路由十个电容和十个电感通过级连的方式连接而成,每个电感都相同,每个电容都相同,电感由10mm2的单股铜排线在空心瓷筒上绕成,每个电感的电阻值小于0.15欧姆。
本发明采用了安全时序电路,保证放电时线路安全,可靠性很高,实现了短时间(10ms)内稳定的模拟太阳光,每次发生准连续光的光强可重复性好,在10ms内发光光强稳定,光波形近似成方波,而且发出光的光谱和标准太阳光谱AM1.5接近。


图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的控制回路的原理框图。
图3为本发明的放电安全时序电路的原理框图。
图4为本发明LC网络充放电回路的电路图。
图5为长弧放电氙灯组放电发光波形的样例。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
本发明的准连续光发生电源原理框图如图1所示,是一种为长弧放电氙灯供电的准连续光发生电源,主要包括LC网络充放电回路、预燃回路、主放电回路、控制回路四个部分,LC网络充放电回路与预燃回路通过各自的防回流二极管与长弧放电氙灯连接,LC网络充放电回路通过一个单向二极管与主放电回路连接,控制回路通过一个双向可控硅与LC网络充放电回路连接,并对主放电回路、LC网络充放电回路、预燃回路进行时序和逻辑上的控制,长弧放电氙灯组数与预燃回路组数相同,一一对应。
本发明控制回路的原理框图如图2所示。控制回路主要由比例分压电路、比较电路、放电安全时序电路、弱电与强电隔离电路、充电自动保护电路等组成。DA转换器的输入端连接计算机,其输出端以及设定电压电路的输出端通过切换开关连接到比较电路,比例分压电路的输入端与主放电回路相连,其输出连接比较电路,比较电路的输出经弱电与强电隔离电路连接到主放电回路的双向可控硅,主放电回路的双向可控硅与充电自动保护电路相连。DA转换器,设定电压电路,比较电路,比例分压电路,弱电与强电隔离电路,主放电回路的双向可控硅六块电路构成实时闭环控制回路,比较电路的输出信号下降沿连接放电安全时序电路。放电安全时序电路的输入端与触发信号电路相连,输出端与LC网络充放电回路的大功率可控硅相连。
DA转换器把来自计算机的数字信号转换成模拟电压信号,其输出以及设定电压电路输出的两路信号通过切换开关连接到比较电路,来自主放电回路的高压被比例分压电路变换成弱信号后给比较电路,比较电路产生的信号通过弱电与强电隔离电路转换后控制主放电回路的双向可控硅。DA转换器,设定电压电路,比较电路,比例分压电路,弱电与强电隔离电路,主放电回路的双向可控硅六块电路构成实时闭环控制回路,保证主放电回路的充电电压等于设定电压电路设定的电压。但是从严格意义上,由于双向可控硅的响应滞后,闭环回路实现的充电电压在设定电压左右小误差的动态变化。为了让LC网络放电更准确,本发明还附加设计比较电路的输出信号下降沿去触发放电安全时序电路,使得LC网络主放电回路及时放电,这样的小误差控制使充放电处于动态状态,比较电路的输出信号下降沿触发闪光,二者结合能使每次放电电压一样,从而从电路方面保证了准连续光的光强重复性。
图3为本发明控制回路中的放电安全时序电路的原理框图。如图3所示,本发明的的放电安全时序电路由四个延时方波脉冲电路构成,来自触发信号电路的输入信号连接两个延时方波脉冲电路的输入端,其中第一个延时方波脉冲电路的输出连接弱电与强电隔离电路,第二个延时方波脉冲电路的输出再连接两个延时方波脉冲电路,其中第三个延时方波脉冲电路的输出连接计算机,第四个延时方波脉冲电路的输出连接LC网络充放电回路的大功率可控硅。
去弱电与强电隔离电路的第一个延时方波脉冲电路的延时为60ms,去LC网络充放电回路的大功率可控硅的第四个延时方波电路延时1ms,同时在该延时电路动作之前的第二个延时方波脉冲电路延时10ms,这样就能在关断充电回路后,才可能放电,而且在LC网络充放电回路放电期间,充电回路一定是断开的。
当触发信号电路的脉冲信号下沿产生时,第一个延时方波脉冲电路产生一个60ms宽的方波,通过弱电与强电隔离电路去关闭主放电回路的双向可控硅,保证在60ms内主放电回路关闭,这样能实现60ms内不发生充电,而在此期间,放电完全可以可靠完成(本发明中放电时间仅10ms),与此同时,第二个延时方波脉冲电路产生延时方波10ms,为确保主放电回路已经关闭,10ms后才由第四个延时方波脉冲电路产生1ms宽的方波脉冲去LC网络充放电回路的大功率可控硅,使LC网络放电回路3放电,同时第三个延时方波脉冲电路也产生40ms宽度的脉冲信号清除充电好状态,使系统进入不可放电触发的状态,以防在没有充电到设定值就放电这样的事件发生。
图4为LC网络充放电回路的电路图。如图4所示,本发明的LC网络充放电回路由十个电容和十个电感通过级连的方式连接而成,每个电感都相同,每个电容都相同,电感由10mm2的单股铜排线在空心瓷筒上绕成,每个电感的电阻值小于0.15欧姆。只要十个电容都相同,十个电感都相同,就能让长弧放电氙灯组5放电发光波形呈现类似方波状,如图5所示。
权利要求
1.一种单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,主要包括LC网络充放电回路,主放电回路,控制回路和预燃回路,其特征在于LC网络充放电回路与预燃回路通过各自的防回流二极管与长弧放电氙灯连接,LC网络充放电回路与主放电回路连接,控制回路与LC网络充放电回路连接,并对主放电回路、LC网络充放电回路、预燃回路进行时序和逻辑上的控制,长弧放电氙灯组数与预燃回路组数相同,一一对应。
2.如权利要求1的单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,其特征在于所说的控制回路中,DA转换器的输入端连接计算机,其输出端以及设定电压电路的输出端通过切换开关连接到比较电路,比例分压电路的输入端与主放电回路相连,其输出连接比较电路,比较电路的输出经弱电与强电隔离电路连接到主放电回路的双向可控硅,主放电回路的双向可控硅与充电自动保护电路相连,DA转换器,设定电压电路,比较电路,比例分压电路,弱电与强电隔离电路,主放电回路的双向可控硅六块电路构成实时闭环控制回路,实现对充电电压的小误差控制,比较电路的输出信号下降沿连接触发放电安全时序电路,放电安全时序电路的输入端与触发信号电路相连,输出端与LC网络充放电回路的大功率可控硅相连。
3.如权利要求1的单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,其特征在于所说的放电安全时序电路由四个延时方波脉冲电路构成,来自触发信号电路的输入信号连接两个延时方波脉冲电路的输入端,其中第一个延时方波脉冲电路的输出连接弱电与强电隔离电路,第二个延时方波脉冲电路的输出再连接两个延时方波脉冲电路,其中第三个延时方波脉冲电路的输出连接计算机,第四个延时方波脉冲电路的输出连接LC网络充放电回路的大功率可控硅,第一个延时方波脉冲电路延时60ms,第二个延时方波脉冲电路延时10ms,第三个延时方波脉冲电路延时40ms,第四个延时方波脉冲电路延时1ms。
4.如权利要求1的单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,其特征在于所说的LC网络充放电回路由十个电容和十个电感通过级连的方式连接而成,每个电感都相同,每个电容都相同,电感由10mm2的单股铜排线在空心瓷筒上绕成,每个电感的电阻值小于0.15欧姆。
全文摘要
一种单次闪光太阳模拟器的准连续光发生电源,LC网络充放电回路与预燃回路通过各自的防回流二极管与长弧放电氙灯连接,LC网络充放电回路与主放电回路连接,控制回路与LC网络充放电回路连接,其中LC网络充放电回路由十个电容和十个电感通过级连的方式连接而成,放电能让长弧氙灯放电发光波形呈方波,控制回路中由六块电路构成实时闭环控制,放电安全时序电路由四个延时方波脉冲电路构成,保证放电时线路安全可靠。本发明能实现10ms短时间内稳定的模拟太阳光,每次发生准连续光的光强可重复性好,光强稳定,而且发出光的光谱和标准太阳光谱AM1.5接近。
文档编号H05B41/36GK1538794SQ20031010810
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月23日 优先权日2003年10月23日
发明者徐林, 徐 林 申请人:上海交通大学
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