簡易太陽能電池測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1、簡易太陽能電池測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計目前，世界各國對于光伏發(fā)電技術(shù)都非常重視，都在增加對光伏產(chǎn)業(yè)的研究及投入，太陽能電池組件每年都在以幾十，甚至幾百MW勺速度在批量生產(chǎn)。對太陽能電池系統(tǒng)質(zhì)量的檢測尤為重要，需要建立一套自動化測試系統(tǒng)。自動化測試系統(tǒng)能在較短的時間內(nèi)測出太陽能電池的工作電壓、電流及最大功率點，并能自動繪出其特性曲線，并能給出其數(shù)據(jù)擬合的模型。一、測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析Ap基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般分為 4 層： (1) 測試管理層； (2) 應(yīng)用程序開發(fā)層； (3) 儀器驅(qū)動層； (4)I/O 總線驅(qū)動層。虛擬儀器的發(fā)展隨著微機的發(fā)展以及采用的總線方式的不同，分為六種虛擬儀器系統(tǒng)：P

2、C總線插卡型虛擬儀器系統(tǒng)；GPIB總線方式的虛擬儀器系統(tǒng)；V_I總線方式的虛擬儀器系統(tǒng)；P_I總線方式 的虛擬儀器系統(tǒng)；并行式虛擬儀器系統(tǒng)；串行口虛擬儀器系統(tǒng)。在本文中所研究的是基于PC總線方式的測試系統(tǒng)。二、測試系統(tǒng)的需求分析Ap系統(tǒng)需求分析Ap工作是系統(tǒng)開發(fā)中的重要一步。只有通過需求分析Ap ，才能把系統(tǒng)功能和性能的總體概念描述為具體的軟、硬件需求說明，從而奠定整個系統(tǒng)的開發(fā)基礎(chǔ)。需求分析Ap 是把用戶的要求明確地表達描述出來，解決系統(tǒng)“做什么”的問題。需改變相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集子模塊，所以測試系統(tǒng)應(yīng)具有較好的可維護性。系統(tǒng)硬件部分是整個測試試驗的基礎(chǔ)。本文所研究的太陽能電池測試系統(tǒng)的硬件包括基

3、礎(chǔ)硬件和外圍硬件，系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件平臺選用PC機平臺，作為硬件系統(tǒng)的核心，集中控制總成的信號采集、分析Ap 處理、數(shù)據(jù)存儲、打印輸出；外圍硬件則主要實現(xiàn)信號的采集與處理功能，它包括用于本測試系統(tǒng)信號調(diào)理電路、多功能數(shù)據(jù)采集卡和各種計算機內(nèi)置卡槽等。(一)數(shù)據(jù)采集卡的選擇。數(shù)據(jù)采集卡是實現(xiàn)將測試信號從模擬信號變成計算機能接受和處理的數(shù)字信號功能的硬件。它主要由多路開關(guān)、放大器、采樣/ 保持器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等環(huán)節(jié)組成。對數(shù)據(jù)采集卡的選擇，要注意數(shù)據(jù)分辨率和精度、采樣速度、通道數(shù)、數(shù)據(jù)總線接口類型等方面來綜合選擇。（二）信號調(diào)理。信號調(diào)理模塊屬智能化測量儀器的范疇，其基本任務(wù)是對輸出信號按照一定的

4、要求進行調(diào)理，并將輸出信號送至記錄儀器。信號調(diào)理模塊是將待測量輸出信號送入數(shù)據(jù)采集裝置的門戶和預(yù)處理接口。其主要功能如下：1、接受控制單元的指令，對信號調(diào)理模塊主要參數(shù)進行可編程控制；2、將數(shù)據(jù)傳輸給PC機，作后續(xù)處理。由于選擇了 ADLINK公司數(shù)據(jù)采集卡的最大輸入電壓范圍為土 10V,當(dāng)需測量 電池的電壓超過最大量程時，需選擇一個信號調(diào)理模塊，SC_I-1000信號調(diào)理模塊就是一個不錯的選擇。（三）測試原理。測試原理如圖 2-1 所示，只要在2 點加入一個滿足的可變電壓，就可以實現(xiàn)物理電路電橋的作用。而在1 點和 2 點采集兩個電壓值，通過式 （2-1） 就可以得到電流 I 的值，這樣就可以通過采集1 點和 2 點的電壓值，來得到最終的負載曲線，求得電池的 I-V 特性。而關(guān)于取樣電阻Rs 的值，我們可以采用一比線路阻抗大的多的定值電阻代替，這里的取樣電阻的取值為 1000 歐姆。對太陽能電池測試系統(tǒng)要求：能夠根據(jù)測試時間控制太陽光模擬器的開關(guān)，通過采樣電路、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡（DAQ讀取太陽能電池的即時電流、電壓 和相應(yīng)的溫度和光譜測量值等參數(shù)，經(jīng)過計算機的數(shù)值運算處理，得到逼近標(biāo)準測試條件下的I、V值，從而繪出逼近標(biāo)準測試條件下的I-V特性曲線，并計算得出填充因子、光電轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)。測試系統(tǒng)框圖