室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置的制作方法

1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置。


背景技术：

2.在光伏系统中，供电系统的输出功率会受到环境因素的影响，比如太阳辐射和温度。因此，监测这些环境的数据对保证光伏系统高效工作很重要。
3.辐照计在实验中通常被用来测量光照的辐射强度，但若在每一块光伏电板上配备辐照计，则存在设备成本过高的问题，而且辐照计在使用前通常需要进行设备校准，数量大的辐射计会导致校准的过程费时费力，因此很难被广泛应用于大型发电系统中。
4.在现有研究中，多使用蜡纸对光伏电板进行部分遮盖，以模拟出阴影遮挡条件。也有研究将光伏电板放置于自然光下，在飘过的云朵或周边树木或建筑物产生的阴影下进行实验。然而这些方法多不能自主调整光照强度，实验中也多收到其他环境因素影响，难以确保实验在所需的阴影位置接收特定的光照强度，即，变量多且不可控。因此，尚缺少一种方便高效的阴影遮挡环境设置与检测的方法。
5.因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置。
7.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.一种室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置，包括光伏发电单元、阴影模拟单元、i
‑
v特性曲线测试仪和温度计；
9.其中，所述光伏发电单元包括数块光伏电板，各所述光伏电板均电性连接一辐照度传感器；各所述光伏电板串联构成光伏组串，该光伏组串的正极端和负极端分别与所述i
‑
v特性曲线测试仪电性连接；各所述光伏电板均分别与所述温度计相连；
10.其中，所述阴影模拟单元包括数个光源，各所述光源均电性连接一可调直流稳压电源；所述光源与所述光伏电板一一对应设置，所述光伏电板接收所述光源发出的光辐射。
11.上述技术方案中的有关内容解释如下：
12.1．上述方案中，所述光源优选卤素灯，或为其它类似的可调节光照强度的光源。
13.2．上述方案中，每一辐照度传感器用来测与之对应的光伏电板真实接收到的光照强度，通过将测得的短路电流isc和在标准环境下的短路电流数值进行对比，得出此光源所产生的光照强度。
14.所述辐照度传感器可选用标准光伏电池，例如单晶硅标准光伏电池7
‑
ssc10a
‑
iv，但并不以此为限制。
15.3．上述方案中，所述i
‑
v特性曲线测试仪用来读取光伏组串的输出，包括开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点的电压和电流以及其他系统数据；i
‑
v特性曲线测试仪还可测量实验过程中各个点的电压、电流和功率的数据，这些数据可通过i
‑
v特性曲线测试仪导出到电脑中。
16.所述i
‑
v特性曲线测试仪可选用prova
‑
1011pv i
‑
v特性曲线测试仪，但并不以此为限制。
17.4．上述方案中，所述温度计用于检测光伏组串的温度。
18.本实用新型的工作原理及优点如下：
19.本实用新型一种室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置，包括光伏发电单元、阴影模拟单元、i
‑
v特性曲线测试仪和温度计；光伏发电单元包括数块光伏电板，各光伏电板均电连接一辐照度传感器；各光伏电板串联成光伏组串，其正极端和负极端分别与i
‑
v特性曲线测试仪电连接；各光伏电板均分别与温度计相连；阴影模拟单元包括数个光源，各光源均电性连接一可调直流稳压电源；光源与光伏电板一一对应，光伏电板接收光源发出的光辐射。
20.相比现有技术而言，本实用新型通过调整光源的功率来实现对光伏组串光照和温度的控制。只需控制光源的输入电压和电流即可调整光伏组串接收的光照强度，可根据需要方便地在光伏组串上实现多种光照强度照射，为检测光伏系统的输出功率提供了有效的室内测试环境。
21.本实用新型的有益效果如下：
22.本实用新型利用光源和可调直流稳压电源可稳定地控制光伏电板接收到的光照强度，且光源和电流源单独控制光伏电板保证了在部分遮盖环境下的真实数据的产出。因此，本实用新型可检测光伏组串在部分遮罩环境下的电气特性输出，且不受外界环境影响。
23.本实用新型所能达到的效果：
24.1、采用了光源和可调直流稳压电源组合的阴影模拟单元，可单独模拟各光伏电板在各种阴影遮挡环境下的光照强度；
25.2、采用标准光伏电池测量光照强度，减少测量成本；
26.3、能够在任何时间测试，不受外界环境因素影响。
附图说明
27.附图1为本实用新型实施例的结构组成框图；
28.附图2a为本实用新型实施例实验1中光伏组串的输出电气特性图；
29.附图2b为本实用新型实施例实验2中光伏组串的输出电气特性图。
30.以上附图中：1．i
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v特性曲线测试仪；2．温度计；3．光伏电板；4．辐照度传感器；5．光源；6．可调直流稳压电源。
具体实施方式
31.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
32.实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神
与范围。
33.本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
34.关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
35.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
36.关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
37.参见附图1所示，一种室内模拟阴影遮挡环境并检测光伏系统输出功率的装置，包括光伏发电单元、阴影模拟单元、i
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v特性曲线测试仪1和温度计2。
38.其中，所述光伏发电单元包括数块光伏电板3，各所述光伏电板3均电性连接一辐照度传感器4；各所述光伏电板3串联构成光伏组串，该光伏组串的正极端和负极端分别与所述i
‑
v特性曲线测试仪1电性连接；各所述光伏电板3均分别与所述温度计2相连。
39.其中，所述阴影模拟单元包括数个光源5，各所述光源5均电性连接一可调直流稳压电源6；所述光源5与所述光伏电板3一一对应设置，所述光伏电板3接收所述光源5发出的光辐射，包括光能和热能。
40.具体的，所述光源5可优用卤素灯，或为其它类似的可调节光照强度的光源。
41.其中，每一辐照度传感器4用来测与之对应的光伏电板3真实接收到的光照强度，通过将测得的短路电流isc和在标准环境下的短路电流数值进行对比，得出此光源5所产生的光照强度。
42.于本实施例中，为了体现实验效果，所述辐照度传感器4选用了标准光伏电池——单晶硅标准光伏电池7
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ssc10a
‑
iv，由于标准光伏电池本身为现有技术，因此本领域技术人员可根据实际需要选择其具体型号。
43.所述i
‑
v特性曲线测试仪1用来读取光伏组串的输出，包括开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点的电压和电流以及其他系统信息；i
‑
v特性曲线测试仪1还可测量实验过程中各个点的电压、电流和功率的数据，这些数据可通过i
‑
v特性曲线测试仪1导出到电脑中。
44.于本实施例中，为了体现实验效果，所述i
‑
v特性曲线测试仪1选用了prova
‑
1011pv i
‑
v特性曲线测试仪，由于i
‑
v特性曲线测试仪1本身为现有技术，因此本领域技术人员可根据实际需要选择其具体型号。
45.所述温度计2用于检测光伏组串的温度。
46.其中，每一光源5均由一可调直流稳压电源6单独的控制，通过调节电压和电流来控制光源5的光照强度，从而控制每一光伏电板3接收到的光照强度。
47.具体的实施步骤如下：
48.步骤一、打开阴影模拟单元，调整每个可调直流稳压电源6的电压和电流来控制每个光源5的光照强度；
49.步骤二、测量每个光伏电板3接收到的光照强度：用万能表的电压表连接辐照度传
感器4的两端，可将辐照度传感器4放置于光源5与光伏电板3中间，并靠近光伏电板3的一侧；通过测量得到的短路电流isc和生产商提供的标准环境下的短路电流对比，计算出当前的光照强度g=isc(measured)/isc(standard)*1000；
50.步骤三、读取温度计2的结果：每个光伏电板3均和温度计2连接，温度计2上按顺序显示各光伏电板3的当前温度；
51.步骤四、读取光伏组串的输出，对i
‑
v特性曲线测试仪1的数据进行读取，可导出到电脑进行查看。
52.下面以具体的实验对本实用新型的原理进行说明：
53.使用四片10w的光伏电板3，该光伏电板3的基本参数为：isc=1.23a，voc=10.71v，将四片光伏电板3进行串联；使用的光源5为卤素灯，具体选用飞利浦卤素灯（1000w），选用rainworm可调直流稳压电源6控制卤素灯的亮度；测量光照强度的辐照度传感器4为标准光伏电池——单晶硅标准光伏电池7
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ssc10a
‑
iv；i
‑
v特性曲线测试仪1选用prova
‑
1011pv i
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v特性曲线测试仪。实验在室内进行，空气温度为28摄氏度。
54.在该组实验装置下，做了两次实验，测验结果如下表所示：
[0055][0056]
表1 光伏组串环境参数测量数据
[0057]
在两次实验中，通过调整可调直流稳压电源的输入来调整卤素灯的光照强度。光照强度通过标准光伏电池测得的isc所计算得出。
[0058]
在第一次实验中，测量三块光伏电板3的标准光伏电池所测得的isc分别为92ma、92ma、68ma及42ma，由此计算出的光照强度分别为723.27w/m2、723.27w/m2、534.59w/m2及330.19 w/m2。
[0059]
在第二次实验中，测量三块光伏电板3的标准光伏电池所测得的isc分别为85ma、73ma、64ma及43ma，由此计算出的光照强度分别为668.24w/m2、573.90w/m2、503.14w/m2及338.05w/m2。在上述两次实验中，温度计2测得的温度均为16摄氏度。
[0060]
在两个实验中，i
‑
v特性曲线测试仪1测得的数据如图2a、图2b所示，图像中呈现了在实验环境下该光伏组串的i
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v、p
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v曲线以及其他系统数据。图像所呈现的电气特性与实验中测得的光伏组串工作环境相匹配，以此可证明本实用新型能方便准确的得出光伏组串工作环境中的光照强度和温度。
[0061]
综上，本实用新型通过调整光源的功率来实现对光伏组串光照和温度的控制。只需控制光源的输入电压和电流即可调整光伏组串接收的光照强度，可根据需要方便地在光伏组串上实现多种光照强度照射，为检测光伏系统的输出功率提供了有效的室内测试环境。
[0062]
本实用新型利用光源和可调直流稳压电源可稳定地控制光伏电板接收到的光照强度，且光源和电流源单独控制光伏电板保证了在部分遮盖环境下的真实数据的产出。因此，本实用新型可检测光伏组串在部分遮罩环境下的电气特性输出，且不受外界环境影响。
[0063]
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。