一、光伏I-V特性測試儀概述

　　光伏I-V特性是指太陽能電池的負(fù)載由短路變?yōu)殚_路過程中，電流I與電壓V之間的關(guān)系。通常在平面坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)為電壓、縱坐標(biāo)為電流的關(guān)系曲線表示。
　　光伏I-V特性測試儀用于測量太陽能的I-V特性曲線，并依據(jù)太陽能電池的原理和等效電路得出開路電壓Voc、短路電流Isc、最佳工作電壓Vm、最佳工作電流Im、最大功率Pm，填充因子FF，串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh和電池效率η等參數(shù)。

二、光伏I-V特性測試儀基本測試原理

　　光伏I-V特性測試儀基本測試原理如下圖：

圖1、光伏I-V特性測試基本原理

　　 標(biāo)準(zhǔn)入射光源照射到被檢光伏電池板，電池板發(fā)出電能給滑線電阻器供電，調(diào)節(jié)滑線電阻器的阻值，電壓表和電流表分別指示電池板輸出電壓和電流，記錄滑線電阻器不同阻值時的電壓表及電流表讀數(shù)，繪制成曲線并進(jìn)行曲線擬合，即可得到光伏電池板的I-V特性曲線。

三、光伏I-V測試儀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　1、GBT 6495.1-1996 光伏器件 第1部分：光伏電流-電壓特性的測量
　　2、GBT 18210-2000晶體硅光伏(PV)方陣I-V特性的現(xiàn)場測量

四、DT數(shù)字變送器簡介

　　DT數(shù)字變送器是一種高準(zhǔn)確度、寬量程、寬頻帶的雙通道電壓、電流數(shù)字變送器。
　　DT數(shù)字變送器將輸入的電壓和電流信號在變送器內(nèi)部進(jìn)行信號調(diào)理和高速采樣，輸出數(shù)字量通過光纖傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)軟件對數(shù)字信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理后可提取被測信號的有效值、基波、諧波、頻率等各種特征值，還可通過對兩個通道的相關(guān)運(yùn)算得到有功功率、無功功率、視在功率及各次諧波功率等電參量。
　　由于采用光纖傳輸，DT數(shù)字變送器可有效避免傳輸過程的損耗和干擾，可滿足各種復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測量需要。
　　DT數(shù)字變送器在其內(nèi)部設(shè)置了8個檔位，每個檔位只測量在本檔位量程的50%~100%范圍內(nèi)信號，實(shí)現(xiàn)了在1%~200%額定輸入的范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度測量。由于采用無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù)，檔位切換時，數(shù)據(jù)不丟失，可滿足各種寬范圍內(nèi)的動態(tài)測量需要。
　　DT數(shù)字變送器在基波頻率0.1～1500Hz范圍內(nèi)，帶寬100kHz范圍內(nèi)，均能滿足標(biāo)稱準(zhǔn)確度指標(biāo)，滿足電力、變頻調(diào)速、軌道交通、特種電源等領(lǐng)域的電參量測量對帶寬和準(zhǔn)確度的要求。
　　DT數(shù)字變送器將電壓、電流測量組合在一起，簡化了相位補(bǔ)償電路，提高了相位測試準(zhǔn)確度，因而在更寬的相位范圍內(nèi)提高了功率測量準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)低功率因數(shù)下的高準(zhǔn)確度測量。

五、DT數(shù)字變送器構(gòu)建的光伏I-V特性測試儀

　　DT數(shù)字變送器構(gòu)建的I-V特性測試儀測試原理圖如下：

圖2、DT數(shù)字變送器構(gòu)建的光伏I-V特性測試儀原理框圖

1、光伏I-V測試儀構(gòu)成

a、 標(biāo)準(zhǔn)入射光源
　　一般采用入射功率為100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)光源，在25℃下進(jìn)行，也可采用復(fù)合規(guī)范的太陽模擬器。
b、 可變負(fù)載_電容器
　　要求負(fù)載在近似短路和開路之間調(diào)整。實(shí)際短路電阻只需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于串聯(lián)電阻Rsh即可。依據(jù)《GBT 18210-2000晶體硅光伏(PV)方陣I-V特性的現(xiàn)場測量》的規(guī)定，本方案采用電容器作為光伏電池板的測試用負(fù)載。
c、 I-V測試_DT數(shù)字變送器
　　依據(jù)光伏電池板的開路電壓和短路電流，可選擇不同規(guī)格型號的DT數(shù)字變送器用于光伏I-V測試。對于開路電壓高于1280V或短路電流大于128A的組合式光伏電池，還可選用更高測試電壓和更大測試電流的SP系列變頻功率傳感器。

2、光伏I-V測試儀測試原理

　　剛上電時，電容器兩端電壓為零，電容器的等效電阻為0，光伏電池板處于短路狀態(tài)，光伏電池給電容器充電，電容器兩端電壓逐漸升高，等效電阻逐漸變大，光伏電池輸出電流逐漸變小，當(dāng)充電完成時，光伏電池不再輸出電流，光伏電池板處于開路狀態(tài)。
　　整個充電過程大約在10S內(nèi)完成，充電過程中，上位機(jī)通過DH2000數(shù)字主機(jī)及DT數(shù)字變送器對光伏電池板的輸出電壓和電流進(jìn)行高速同步采樣，繪制出平滑的I-V特性曲線。

3、光伏I-V測試儀特點(diǎn)

　　光伏I-V特性測試儀的電壓、電流測試精度及電壓電流的同步性直接決定開路電壓Voc、短路電流Isc、最佳工作電壓Vm、最佳工作電流Im、最大功率Pm，填充因子FF，串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh和電池效率η等參數(shù)的精度。
a、全范圍高精度測量
　　DT數(shù)字變送器電壓電流通道內(nèi)置8個量程，采用無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù)，在短路至開路的整個過程中，均可保證電壓、電流的高精度測量，測量精度高達(dá)0.05%。
b、電壓、電流同步測量
　　每臺DT數(shù)字變送器包含一路電壓和一路電流測試，對電壓、電流的采樣為嚴(yán)格同步采樣，可真實(shí)反映光伏電池I-V特性曲線。
c、高速采樣，無需曲線擬合
　　DT數(shù)字變送器對電壓、電流進(jìn)行高達(dá)250ksps的速率進(jìn)行采樣，10S的試驗(yàn)過程中記錄2，500，000個數(shù)據(jù)點(diǎn)，完全憑借真實(shí)測量點(diǎn)即可繪制平滑曲線，無需曲線擬合，提高試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度。
d、 多組同時進(jìn)行
　　DH2000-6型數(shù)字主機(jī)可同時連接6個DT數(shù)字變送器，可同時完成六組光伏電池板的I-V特性測試，提高測試效率，也可采用6個不同量程的DT數(shù)字變送器實(shí)現(xiàn)不同開路電壓和短路電流光伏電池的I-V特性測試。

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