光伏组件IV测试系统

光伏发电是新能源开发利用的代表。从光伏发电提供动力源的阶段，延伸到新能源动能的使用端链条，中国相关企业已经位于世界第一梯队。光伏IV曲线测试是分析光伏组件发电性能的重要依据。组件出厂时需要进行IV曲线测试，以确定组件的电性能是否正常和功率大小。另外光伏电站中出现光伏组件发电性能问题的电站占总电站数量的比例至少在10%以上，所以对阵列安装后进行IV曲线测试也是非常有必要的。

系统架构

系统采用数据采集控制一体机，控制模拟光照，同时进行电压电流的高速采集，步骤如下：

1. 亮场扫描伏安特性曲线：控制模拟光照在1sun 太阳光强下，采集IV 曲线，获得主要参数参数；
2. 暗场扫描伏安特性曲线：控制模拟光照在黑暗环境下，采集IV 曲线采集得反向漏电流；
3. 双光强扫描伏安特性曲线：控制模拟光照在0.5sun 和1 sun 光强下，采集IV 曲线。

将采集的参数进行分析，测试产品是否合格，并对不合格的产品进行故障分析。

1. IV曲线：一条包含电流、电压、功率信息的曲线，可以用来测试和分析光伏组件的性能。
2. 开路电压Voc（Volts Open Circuit）：太阳能光伏板开路时两端的电压，等同于我们日常所用的电池两端的电压。
3. 短路电流Isc（Short-circuit Current）：太阳能光伏板正负极短路时的电流。
4. 最大功率点电压Vmpp（Volts Maximum Power Point）：太阳能光伏板正常工作时的最高输出电压。
5. 最大功率点电流Impp：太阳能光伏板正常工作时的最高输出电流。
6. 最大功率Pmax：又称最大功率点，是太阳能电池组件所输出的最大功率，数值上等同于最大功率点电压Vmpp和最大功率点电流Impp的乘积。
7. 填充因子FF：是太阳能电池品质的量度，数值上等同于实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(Isc′Voc)， FF越大，太阳能电池的质量越高。FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。

故障识别

1. 台阶或多台阶：通常可以看出光伏阵列中有个别组件的旁路二极管已经短路。原因可能是光伏组件被阴影遮挡、部分电池片损坏、组件旁路二极管损坏、个别组件的功率偏低。
2. 低电流：原因可能是组件功率衰减，也可能是测试时操作不当，如辐照度计放置倾角不正确、测试时太阳光强变化过快等造成的。
3. 低电压：原因可能是PID效应、部分光伏组件被完全遮挡、旁路二极管损坏等，还有可能是测试时操作不当，如温度测量不准确造成的。
4. 圆膝或膝盖变形：表现为开路电压和短路电流都正常，但是填充因子偏低，造成这种情况的原因可能是组件老化。
5. 垂直腿浅坡：造成这种情况的原因可能是光伏组件连接电缆电阻过大，连接器电阻过大，电池片的串联电阻过大等。
6. 水平腿陡坡：造成这种情况的原因可能是组串的短路电流不匹配、电池片的并联电阻过大、阴影遮挡等。

通过分析光伏阵列的IV曲线形状不仅可以初步确定光伏组件的发电性能是否正常，还可以查找到有故障的光伏组件，从而更换故障组件解决问题。

硬件：MIC-1816数据采集一体机

MIC-1816U：提供Intel Celeron®3955U ,2.0GHz,Core™i3-6100U 2.3GHz两种CPU选项，4G内存。提供16路模拟量输入，2路模拟量输出，24个可编程数字I/O通道，2个32位可编程计数器/定时器。IO直接采用可插拔接线端子，省去了接线端子和线缆；同时提供HDMI和VHA输出；提供iDoor扩展功能，提供2 x USB 2.0 a和 2 x USB 3.0 端口，2个10/100/1000 Base-T RJ-45以太网端口和2 个 RS-232 端口。尺寸为200 x 156 x 56 mm 。

• 16路模拟量输入，达到1 MS/s，16位分辨率
• 2路模拟量输出，达到3 MS/s，16位分辨率
• 支持数字和模拟触发
• 24个可编程数字I/O通道
• 2个32位可编程计数器/定时器
• 板载FIFO存储器 （4K采样数）
• 2个RS-232串口
• 2个10 / 100 / 1000 Mbgs RJ-45 LAN端口
• 2个USB 2.0和2个USB 3.0端口
• MIC-1816-U0A1E – Intel® Celeron® 3955U 处理器, 2.0 GHz
• MIC-1816-U3A1E – Intel® Core™ i3-6100U 处理器, 2.3 GHz

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