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太陽模擬器的常規(guī)組成結(jié)構(gòu)分析

更新時間:2020-06-29      點(diǎn)擊次數(shù):2714
 太陽模擬器是一種在室內(nèi)模擬太陽光的設(shè)備,在光伏行業(yè),它主要用于太陽電池和組件的電性能測試、光老化試驗(yàn),熱板耐久試驗(yàn)等。一個常規(guī)的太陽模擬器由光源、儲能供電電路、觸發(fā)電路、電子負(fù)載、采集電路以及計(jì)算機(jī)等模塊組成。
 
1、光源
 
光源是太陽模擬器的重要部件,光源的選擇對模擬器的設(shè)計(jì)起到關(guān)鍵的作用,可選的包括,氙燈,鹵素?zé)簦瑹o極硫燈,HID燈,LED燈等。不同的光源對驅(qū)動電源,濾光光路,均勻性光路有不同的要求。在選擇和設(shè)計(jì)光源時要盡量的考慮光源出射光譜與太陽光譜的匹配性,盡量減少濾光環(huán)節(jié)。
 
2、電源模塊
 
 a)穩(wěn)態(tài)模擬器電源
 
穩(wěn)態(tài)模擬器電源的設(shè)計(jì)相對較為簡單,主要是恒流和恒壓以及調(diào)光控制,目前已經(jīng)有很多公司生產(chǎn)獨(dú)立的穩(wěn)態(tài)電源,可以作為模塊使用。需要注意的是,太陽模擬器的供電電源是大功率器件,光源的點(diǎn)燃瞬間一般需要大的啟動電壓,而氣體被擊穿后瞬間產(chǎn)生大電流,這是會在空間中產(chǎn)生*的電磁波,因此需要做好EMC方面的防護(hù),以免燒壞其他器件。另外當(dāng)使用多燈照明時,需要考慮相互之間輸出的功率匹配,因此一般會有一個輸出反饋控制的回路。
 
b)脈沖模擬器電源
 
脈沖模擬器電源的設(shè)計(jì)較穩(wěn)態(tài)模擬器要復(fù)雜的多,這其中的關(guān)鍵是毫秒量級亞穩(wěn)態(tài)脈沖的獲得。對于常規(guī)晶硅電池,這個亞穩(wěn)態(tài)脈沖一般要求要10ms左右,對于薄膜、聚光、多結(jié)高效電池等電容效應(yīng)較大的電池這種亞穩(wěn)態(tài)脈沖要達(dá)到100ms左右。上海赫爽采用LC充放電網(wǎng)絡(luò)來獲得亞穩(wěn)態(tài)脈沖,LC網(wǎng)絡(luò)通過電容和電感級連的方式連接而成,可高達(dá)到100ms,可以滿足從晶硅到薄膜、多結(jié)電池的全系列測試。
 
 3、電子負(fù)載及數(shù)據(jù)采集
 
太陽模擬器并不僅僅是一個模擬太陽光的光源,它還包括了一整套的測試系統(tǒng)。太陽電池是一種非線性元件,在電池/組件的性能進(jìn)行測試時,一般通過測試一整條IV曲線來判斷太陽電池的性能。當(dāng)前業(yè)界主要使用電子負(fù)載代替真實(shí)負(fù)載進(jìn)行IV曲線的測試。對于脈沖式太陽模擬器,它僅有數(shù)十毫秒甚至幾毫秒的亞穩(wěn)態(tài)恒定光強(qiáng),要在如此短的時間內(nèi)完成整條IV曲線的測試,這要求使用快速電子負(fù)載。
 
當(dāng)前太陽電池電流電壓特性曲線的測試普遍采用四線制的接法,它可以消除接觸電阻的影響。為了得到的IV曲線,在電流采樣時普遍采用多點(diǎn)采用,不同廠家的模擬器采樣點(diǎn)數(shù)從幾百點(diǎn)到上萬點(diǎn),當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)很大時,這就要求有更高位的A/D轉(zhuǎn)換模塊,業(yè)界目前普遍采用10位到16位的AD轉(zhuǎn)換器件。
 
 4、軟件系統(tǒng)
 
軟件系統(tǒng)是人機(jī)交換的窗口,一個良好的系統(tǒng)一定要有一個良好的軟件和其相匹配。對于太陽模擬器的測試模塊必然也要有一個軟件系統(tǒng),它主要起到兩個作用:一是系統(tǒng)控制;二是A/D采集信息的處理和分析。系統(tǒng)控制方面,軟件系統(tǒng)要做到控制的便捷化、自動化,以減少人對儀器的直接操作。數(shù)據(jù)的分析與處理方面,首先是通過數(shù)據(jù)擬合出一條IV曲線,并通過這些數(shù)據(jù)給出太陽電池的相關(guān)參數(shù),比如開路電壓、短路電流、大功率等信息,并且通過合適的算法給出串聯(lián)電阻,并聯(lián)電阻等信息。由于LABVIEW軟件具有良好的控制功能,并且自帶很多算法模塊,因此當(dāng)前業(yè)界普遍采用這一軟件搭建測試系統(tǒng)軟件。
 
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