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太阳光模拟器测试原理及部件介绍

发布时间:2021-11-23      点击次数:313
   一个常规的太阳光模拟器由光源、储能供电电路、触发电路、电子负载、采集电路以及计算机等模块组成。在整个太阳模拟器中,其中的关键部件可以分成六个模块,它们是:光源,储能供电模块,滤光系统,匀光系统,电子负载,软件系统。
  1、光源
  光源是太阳模拟器的重要部件,光源的选择对模拟器的设计起到关键的作用,可选的包括,氙灯,卤素灯,无极硫灯,HID灯,LED灯等。不同的光源对驱动电源,滤光光路,均匀性光路有不同的要求。在选择和设计光源时要尽量的考虑光源出射光谱与太阳光谱的匹配性,尽量减少滤光环节。
  2、电源模块
  a)稳态模拟器电源
  稳态模拟器电源的设计相对较为简单,主要是恒流和恒压以及调光控制,目前已经有很多公司生产独立的稳态电源,可以作为模块使用。需要注意的是,太阳模拟器的供电电源是大功率器件,光源的点燃瞬间一般需要大的启动电压,而气体被击穿后瞬间产生大电流,这是会在空间中产生*的电磁波,因此需要做好EMC方面的防护,以免烧坏其他器件。另外当使用多灯照明时,需要考虑相互之间输出的功率匹配,因此一般会有一个输出反馈控制的回路。
  b)脉冲模拟器电源
  脉冲模拟器电源的设计较稳态模拟器要复杂的多,这其中的关键是毫秒量级亚稳态脉冲的获得。对于常规晶硅电池,这个亚稳态脉冲一般要求要10ms左右,对于薄膜、聚光、多结高效电池等电容效应较大的电池这种亚稳态脉冲要达到100ms左右。上海赫爽采用LC充放电网络来获得亚稳态脉冲,LC网络通过电容和电感级连的方式连接而成,最高可达到100ms,可以满足从晶硅到薄膜、多结电池的全系列测试。
  3、电子负载及数据采集
  太阳模拟器并不仅仅是一个模拟太阳光的光源,它还包括了一整套的测试系统。太阳电池是一种非线性元件,在电池/组件的性能进行测试时,一般通过测试一整条IV曲线来判断太阳电池的性能。当前业界主要使用电子负载代替真实负载进行IV曲线的测试。对于脉冲式太阳模拟器,它仅有数十毫秒甚至几毫秒的亚稳态恒定光强,要在如此短的时间内完成整条IV曲线的测试,这要求使用快速电子负载。
  当前太阳电池电流电压特性曲线的测试普遍采用四线制的接法,它可以消除接触电阻的影响。为了得到精确的IV曲线,在电流采样时普遍采用多点采用,不同厂家的模拟器采样点数从几百点到上万点,当采样点数很大时,这就要求有更高位的A/D转换模块,业界目前普遍采用10位到16位的AD转换器件。
  4、软件系统
  软件系统是人机交换的窗口,一个良好的系统一定要有一个良好的软件和其相匹配。对于太阳模拟器的测试模块必然也要有一个软件系统,它主要起到两个作用:一是系统控制;二是A/D采集信息的处理和分析。系统控制方面,软件系统要做到控制的便捷化、自动化,以减少人对仪器的直接操作。数据的分析与处理方面,首先是通过数据拟合出一条IV曲线,并通过这些数据给出太阳电池的相关参数,比如开路电压、短路电流、最大功率等信息,并且通过合适的算法给出串联电阻,并联电阻等信息。由于LABVIEW软件具有良好的控制功能,并且自带很多优秀的算法模块,因此当前业界普遍采用这一软件搭建测试系统软件。
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