光伏阵列的性能测试

2019-08-16      1584 次浏览

光伏阵列的性能测试


1.组装工艺质1检查


对于光伏电池板和光伏阵列的组装工艺检查主要是检查其外观质量,它是保证光伏发电工程质量非常重要的环节。主要检查的内容包括光伏电池板表面、串并联接点的焊接质量、封装板的胶接质量等。普通检测是用目测检查和光学仪器检查,精密检

测可用红外线发射法、声发射法、红外显微镜和全息照相技术等来检测焊接质量。其质量标准分为功能性和装饰性两类。功能性质量问题叮直接影响到光伏阵列的性能指标、可靠性和寿命;而装饰性间题则影响不大口其中光伏电池组件断裂、用于防尘防湿的盖板断裂、电池和盖板间的乳合胶厚度发生变化、部分脱胶、焊点脱焊或漏焊都属于功能性的问题;而电池表面变色、少量多余的豁合胶溢出等则可认为是装饰性问题。


2.电性能浏试

(1)电性能测试条件

早期进行光伏电池或光伏阵列的电性能测试,所用光源只是理想夭气条件下的自然光源,它的优势是可使大面积的光伏阵列均匀受光,测量结果真实可信,经济实用;缺点是好天可遇不可求,同时自然光源的辐射强度既不稳定也不可调,做一条随光强

连续变化特性曲线的试验需要的周期时间长。这些都对光伏电池的试验条件带来很大的局限性。为此人们从2。世纪5(l年代末期开始逐渐尝试用各式各样的灯光来模拟太阳光做试验,其中包括白炽灯、钨灯、水银弧灯和高压氛弧灯等。随着科学的进步,各种太阳模拟器也应运而生,它们不但能模拟产生出与真实太阳类似的辐射光谱的光源,还能以平行光束的形式照射到被测物体上。使用太阳模拟器的最大优势是光强和色温可自行调节和控制,这样就可比较方便地在短时间内测量出各种光伏电池的特性参数。

对于准确评估光伏电池等光伏组件的电性能参数,国际电工委员会颁布的IEC标准中规定光伏电池的标准照度测试条件是,太阳能辐射通量1000W/m2,环境温度25°C、大气质量AM1.5。考虑到光伏发电系统经常工作于光强较弱的条件,光伏电池在低辐照度下的特性输出对整个系统的发电能力和系统性能也影响很大,为此IEC标准中又新增加了对光伏电池的低辐照度性能测试,其条件改为太阳能辐射通量200w/m2,、环境温度25°C、大气质量AM1.5。


(2)测试输出特性


测试光伏阵列的输出特性是测定它在特定光照和温度下的输出功率和伏安特性曲线。

由此可以了解待测光伏阵列的光电转换能力,以及电池内部等效电路中的串、并

联电阻、半导体结等的具体参数。测试的基本电路如图.左边是待测光伏电池的等效电路,右边是测量电路。测试最好借助于可调光源,如太阳模拟器来做。


光伏电池测试箱出特性的原理图


当负载电阻RL调到足够小时,电池输出电压很低,电流表测出负载RL上电流即可认为是短路电流(Isc);当负载电阻RL调到足够大直至断路,输出电流等于0,此时电压表测得的电压即为开路电压(Uoc);若通过不断调节负载电阻RL,把光伏电池的输出的电压和电流绘制下来就可得到伏安特性曲线。该项试验曲线可用下式表示〔式中参数定义同式(2.3))




(3)测试串联电阻

光伏电池中的串联电阻是反映其电性能的另一个重要参数。不论是光伏电池组件还是光伏阵列其测量原理是一样的:通过某一光伏电池在不同条件下得到的两条伏特性曲线间的比较,可间接地得到电池内部的串联电阻值。具体方法有如下两种。


一种方法是光、暗特性曲线比较法。如图3.20所示,图中曲线1是该电池光照下的伏安特性曲线,曲线2是在无光照下得到的伏安特性曲线,曲线3是曲线2经过纵轴反向位移后得到的。在1、2两条曲线靠近Usc处水平面上提取△U值。


另一种方法是使用该电池在不同光强曲线比较法。如图3.21所示,曲线1和曲

线Z分别是该电池在两种不同光强条件下测得的两条伏安特性曲线。在两条曲线的

最大功率点处分别取出电压差Ar.7和电流差△Isc一值,根据公式Rs=△U/△Isc即可计算串联电路Rs的值。


(4)测试绝缘性能

此项试验是对所有电气设备都需要做的一项安全性能试验.以观察该设备的电路部分与金属外壳和支架等非带电部分之间绝缘层是否可靠。试验的结果关系到人身和设备的安全。具体测试的方法是先将光伏电池电路的正负终端短路,然后用专用的绝缘电阻测试仪表测量光伏电池电路和金属基板之间的电阻值。值得注意的是,一旦绝缘电阻值很小,导致出现低阻通路或电弧放电的现象,要防止光伏电池或阻塞二极管.l几的电压过高而毁坏。所以该试验最好选用限流在几个毫安小电流的绝缘电阻测帚设备来做口另外,一般绝缘电阻都比较高。常采用较高电压的仪器(如摇表等专用仪器.电压常为500~1000V,甚至更高),故在做绝缘试验之前要将光伏电池或阻塞二极管两端电极用导线短接起来,以免遭到损坏.


(5)测试无光照下的正向特性

此项试验是在无光照条件下,在光伏阵列的输出端外加一个可调直流电压源,使光伏电池处于正向偏压状态。调节电压值,记录下此时电池输出电流与偏压值关系即可。在无光照时,光伏电池就相当是一个纯二极管,该项试验测量出的正是该二极管

的正向特性曲线。由干该试验带来的正向偏压电流比正常光照下的短路电流还要大,使得光伏电池上的温度升高,引起测量误差,所以最好采用间歇时间大于IOs的脉冲偏压电源。


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