一種光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是理想的可再生的新興綠色能源，很多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能。太陽(yáng)能光伏發(fā)電，是太陽(yáng)能利用的主要形式，它具有安全可靠、無(wú)污染等特點(diǎn)，因此，發(fā)展速度最快。太陽(yáng)能光伏電池，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心器件，其特性參數(shù)易受到很多環(huán)境因素的影響，在生產(chǎn)光伏電池或利用光伏電池配置光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，必需對(duì)光伏電池的特性參數(shù)進(jìn)行專業(yè)化測(cè)試，因此，測(cè)試工作量巨大。然而，目前傳統(tǒng)光伏電池測(cè)試設(shè)備存在價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，測(cè)試速度慢和自動(dòng)化程度低等問(wèn)題，滿足不了高速發(fā)展的太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的對(duì)光伏電池的專業(yè)測(cè)試要求，因此，研發(fā)低成本、方便快捷的高精度光伏電池測(cè)試系統(tǒng)具有重大的實(shí)現(xiàn)意義。
[0003]針對(duì)以上情況，本發(fā)明利用虛擬儀器技術(shù)和嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)基于LabVIEW的光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，具有設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，用戶界面友好和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，有利于產(chǎn)品的普及與推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的光伏電池測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，是包括太陽(yáng)光伏電池，太陽(yáng)光伏電池連接電子負(fù)載電路，電子負(fù)載電路分別通過(guò)DA轉(zhuǎn)換器、電流采樣調(diào)理電路、電壓采樣調(diào)理電路連接數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集電路連接溫度和輻照度傳感器電路，數(shù)據(jù)采集電路通過(guò)UART to USB轉(zhuǎn)換電路，連接基于LabVIEW用戶界面的上位PC機(jī)；
[0006]當(dāng)上位PC機(jī)的LabVIEW用戶程序運(yùn)行時(shí)，首先檢驗(yàn)PC機(jī)與數(shù)據(jù)采集電路之間的串口通信是否正常，如果通信異常，在上位PC機(jī)的用戶界面上顯示通信異常信息；如果通信正常，系統(tǒng)運(yùn)行太陽(yáng)光伏電池參數(shù)測(cè)量程序，對(duì)太陽(yáng)光伏電池參數(shù)進(jìn)行高精度地測(cè)量。上位PC機(jī)向數(shù)據(jù)采集電路發(fā)送電壓控制指令，讓數(shù)據(jù)采集電路控制DA轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓。輸出電壓能控制電子負(fù)載電路的電阻大小，從而控制太陽(yáng)光伏電池回路中的電流會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)電子負(fù)載電路的電阻每變化一次時(shí)，數(shù)據(jù)采集電路對(duì)太陽(yáng)光伏電池的輸出電壓和輸出電流進(jìn)行一次采集，并把采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送到上位PC機(jī)。在測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)測(cè)得光伏兩端的電壓為零伏時(shí)，此時(shí)測(cè)得的回路中的電流為光伏電池的短路電流；當(dāng)測(cè)得的電流為零安培時(shí)，光伏電池回路的電阻為無(wú)窮大，此時(shí)測(cè)得光伏電池兩端的電壓為光伏電池的開(kāi)路電壓。上位PC機(jī)根據(jù)采集到的溫度和輻照度數(shù)據(jù)，對(duì)電壓與電流數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和補(bǔ)償，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的太陽(yáng)光伏電池的開(kāi)路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)的電流、最大功率點(diǎn)的電壓和最大功率點(diǎn)特性參數(shù)，并在LabVIEW窗口中，繪制出太陽(yáng)光伏電池的1-V特性曲線和P-V特性曲線。
[0007]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集電路為基于LPC2138芯片的數(shù)據(jù)采集電路，包括兩個(gè)正比例放大電路，分別放大電壓信號(hào)和電流信號(hào)到一定的幅值范圍，便于LPC2138的數(shù)模轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集。為了提高電子負(fù)載的電阻的分辨率，采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD5320來(lái)產(chǎn)生可變電壓；LPC2138連接橋式轉(zhuǎn)換芯片PL2303，為上位機(jī)提供USB通信接口。
[0008]進(jìn)一步，所述電子負(fù)載電路包括第一反比例放大器，放大倍數(shù)由兩個(gè)連接第一反比例放大器的電阻的比例決定，其中一個(gè)電阻連接第一反比例放大器的負(fù)極，另一個(gè)電阻將第一反比例放大器的負(fù)極和輸出端連接在一起，第一反比例放大器的負(fù)極通過(guò)電阻接入數(shù)據(jù)采集電路中的D/A轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端，第一反比例放大器的輸出端通過(guò)電阻連接第二反比例放大器的負(fù)極，第二反比例放大器的輸出端連接復(fù)合管的基極，第二反比例放大器和復(fù)合管構(gòu)成一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路，復(fù)合管的發(fā)射極和集電極分別通過(guò)一個(gè)電阻和一個(gè)補(bǔ)償電源連接太陽(yáng)光伏電池的負(fù)極和正極。太陽(yáng)光伏電池兩端接有兩個(gè)電阻，兩個(gè)電阻之間連接至電壓采樣調(diào)理電路的輸入端。復(fù)合管發(fā)射極上的取樣電阻為I歐姆，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在取樣電阻上會(huì)發(fā)生電壓，當(dāng)線性電壓增大時(shí)，取樣電阻上的電壓會(huì)按比例線性增大，流過(guò)取樣電阻的電流會(huì)線性增加，即太陽(yáng)光伏電池回路中電流會(huì)線性增大，由于太陽(yáng)光伏電池內(nèi)部存在有內(nèi)阻，太陽(yáng)光伏電池兩端的電壓就線性小，當(dāng)兩端的電壓為零時(shí)，回路中的電流就是太陽(yáng)光伏電池的短路電流，當(dāng)線性電壓變小時(shí)，回路中的電流就變小，當(dāng)取樣電阻的電壓為零時(shí)，表明電子負(fù)載的電阻無(wú)窮大，此時(shí)太陽(yáng)光伏電池兩端的電壓就是光伏電池的開(kāi)路電壓。
[0009]進(jìn)一步，所述溫度和輻照度傳感器電路采用由北京紐比特科技公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能電池，電池上有兩個(gè)BNC接口，分別輸出太陽(yáng)副照度和溫度的模擬電壓信號(hào)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，用戶界面友好和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是數(shù)據(jù)采集電路原理示意圖；
[0013]圖3是電子負(fù)載電路原理示意圖；
[0014]圖4是溫度和輻照度傳感器電路原理示意圖。
[0015]圖中，1.太陽(yáng)光伏電池，2.電子負(fù)載電路，3.DA轉(zhuǎn)換器，4.電流采樣調(diào)理電路，5.電壓采樣調(diào)理電路，6.數(shù)據(jù)采集電路，7.溫度和輻照度傳感器電路，8.UART to USB轉(zhuǎn)換電路，9.上位PC機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明光伏電池參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示，包括太陽(yáng)光伏電池1，包括太陽(yáng)光伏電池I連接電子負(fù)載電路2，電子負(fù)載電路2分別通過(guò)DA轉(zhuǎn)換器3、電流采樣調(diào)理電路4、電壓采樣調(diào)理電路5連接數(shù)據(jù)采集電路6，數(shù)據(jù)采集電路6連接溫度和輻照度傳感器電路7，數(shù)據(jù)采集電路6通過(guò)UART to USB轉(zhuǎn)換電路8連接基于LabVIEW用戶界面的上位PC機(jī)9。
[0018]如圖2所示，數(shù)據(jù)采集電路6為基于LPC2138芯片的數(shù)據(jù)采集電路，是本太陽(yáng)光伏電池測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵的部分。在上位PC機(jī)9的控制下，數(shù)據(jù)采集電路6除了采集光伏電池輸出的電流、電壓和測(cè)試溫度和輻照度信息之外，還要產(chǎn)生一個(gè)可線性變化電壓，去控制電子負(fù)載電阻大小。仏和1]2是兩個(gè)正比例放大電路，放大電壓信號(hào)和電流信號(hào)到一定的幅值范圍，便于LPC2138的數(shù)模轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集；U3是基于ARM7內(nèi)核的32位高性能的微控制器，內(nèi)部集成了 10位的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器；為了提高電子負(fù)載的電阻的分辨率，本系統(tǒng)采用一片12位的高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD5320來(lái)產(chǎn)生可變電壓；U4是一個(gè)USB轉(zhuǎn)串行通信的橋式轉(zhuǎn)換芯片PL2303，大大簡(jiǎn)化上位機(jī)的系統(tǒng)的編程。
[0019]如圖3所示，電子負(fù)載電路2:太陽(yáng)光伏電池的輸出特性曲線，一般包括太陽(yáng)光伏電池的輸出1-V曲線和P-V曲線，通過(guò)分析這些曲線，可以直觀地了解太陽(yáng)光伏電池的性能。繪制出這些曲線，需要測(cè)量出不同組的太陽(yáng)光伏電池兩端的電壓值和輸出電流值。本發(fā)明通過(guò)改變電子負(fù)載的不同的電阻值進(jìn)行測(cè)量。圖3是本發(fā)明的測(cè)試原理圖。UpUjPT構(gòu)成電子負(fù)載電路，仏是一反向比例放大電路，放大倍數(shù)由電阻R JP R2的比例決定。U2和復(fù)合管T構(gòu)成一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路，放大倍數(shù)由電阻私和R4的