便携式太阳辐射测试仪及测试方法技术

本发明专利技术公开了便携式太阳辐射测试仪，包括外部壳体，其特征在于，所述外部壳体表面设置有至少一个水平面太阳电池单元和一个斜面太阳电池单元，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与外部壳体内部的控制电路板相连，所述控制电路板包括分别与水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元相连的第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和第二采样电路分别与第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第一AD转换器和第二AD转换器与单片机相连，所述单片机还与显示器相连。准确计算出水平面、斜面的直接辐射、散射辐射数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着光伏系统安装容量的快速增长，光伏系统的运行评估体系逐渐建立起来，其中最重要的一点是光伏系统效率评估。光伏系统效率一般指实际发电输出与到达光伏方阵表面辐照总量的比值，辐照的准确、快速测量对光伏系统效率评估至关重要。目前光伏系统效率评估使用的太阳总辐射传感器通常由组合热电堆电路组成，传感器的接收器有一层黑漆，底部为一个半球型玻璃顶罩。该类太阳总辐射传感器能较准确的反应辐射强度，但不能体现辐射光谱差异对光伏发电到来的影响。当热电堆辐射传感器采集到的数据用于光伏系统效率计算时，不能准确评估系统实际性能。另一方面，在进行光伏发电效率评估时，尤其针对聚光、太阳跟踪光伏系统，除需要总辐射量外，散射辐射、直接辐射数据也非常关键，通常便携辐射测试仪无法同时测量散射辐射、直接辐照，给使用带来诸多不便。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种，采用两组或多组高稳定的太阳电池作为太阳总辐射传感器，采集不同倾角的总辐射数据，准确计算出水平面、斜面的直接辐射、散射辐射数据，消除辐射光谱差异对光伏发电的影响。进一步的，通过优化保证太阳电池的长期使用的稳定可靠性、测试的准确性。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现:便携式太阳辐射测试仪，包括外部壳体，其特征在于，所述外部壳体表面设置有至少一个水平面太阳电池单元和一个斜面太阳电池单元，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与外部壳体内部的控制电路板相连，所述控制电路板包括分别与水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元相连的第一采样电路和第二采样电路，所述第一米样电路和第二米样电路分别与第一 AD转换器和第二 AD转换器相连,所述第一 AD转换器和第二 AD转换器与单片机相连，所述单片机还与显示器相连。便携式太阳辐射测试仪的测试方法，包括如下步骤:SOl:初次使用前，对水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元的太阳电池均进行大于20KWh/m2的光衰减；S02:水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别采集太阳总辐射，经采样电路获得太阳电池产生的相对应的电流值并传送至单片机；S03:单片机从实时时钟电路和GPS模块分别获得实时时间和采集地点的经度、纬度；S04:单片机计算水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度和斜面散射辐射强度。首先:通过采用太阳电池作为太阳总辐射传感器，与光伏发电的太阳电池光谱响应基本一致，消除了辐射光谱差异对光伏发电的影响。传统的热电堆式辐射传感器对光伏太阳电池的光谱不敏感，例如在大于IlOOnm的红外光分布比例较大时，目前热电堆型辐射传感器测量出来的高辐射强度不一定对应高的光伏系统发电量。该专利技术能解决目前光伏电站实际性能评估时，合理辐照测量问题。其次:在一个便携式辐射测试仪器上，同时具有水平总辐射强度传感器与固定斜面总辐射强度传感器，其倾斜度可以自行设定，最终可以直接显示出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度和斜面散射辐射强度。本专利技术的有益效果是:结构简单，使用方便，采用两组或多组高稳定的太阳电池作为太阳总辐射传感器，采集不同倾角的总辐射数据，准确计算出水平面、斜面的直接辐射、散射辐射数据，消除辐射光谱差异对光伏发电的影响。进一步的，通过优化保证太阳电池的长期使用的稳定可靠性、测试的准确性。可广泛应用于光伏电站发电预测与评估。【附图说明】图1是本专利技术便携式太阳辐射测试仪的外部结构示意图；图2是本专利技术便携式太阳辐射测试仪的水平面太阳电池单元结构示意图；图3是本专利技术太阳电池的简易等效电路；图4是本专利技术便携式太阳辐射测试仪的测试方法流程图；附图的标记含义如下:1:外部壳体；2:水平面太阳电池单元；201:保护层；202:太阳电池；203:娃胶封装层；204:开孔；205:导线；206:控制电路板；3:斜面太阳电池单元；4:显示器。【具体实施方式】下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，便携式太阳辐射测试仪，包括外部壳体I，所述外部壳体I表面设置有至少一个水平面太阳电池单元2和一个斜面太阳电池单元3，一般情况下，仅设置一个水平面太阳电池单元2和一个斜面太阳电池单元3可满足多数测量精度和要求，当然也可以设置多个，测量精度更高。其中，水平面太阳电池单元2是测量时平面与水平面相平行的，而斜面太阳电池单元3则是测量时平面与水平面有一定夹角的，具体倾斜度可以自行设定。如图2所示，需说明的是:水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单元3只是与水平面的夹角不同，其机械结构以及后续的电气处理电路均是相同的。水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单元3均包括太阳电池202和太阳电池202外侧的保护层201，通过米用太阳电池202作为太阳总福射传感器,与光伏发电的太阳电池202光谱响应基本一致，消除了辐射光谱差异对光伏发电的影响。优选水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单元3均还包括包裹太阳电池202的硅胶封装层203，所述保护层201位于硅胶封装层203外侦U。作为传感器的太阳电池202采用具有高可靠性能与高通过率的硅胶封装，使太阳光谱中250nm — 3000nm的光均能90%以上透过硅胶封装层203，且在高紫外环境下，具有很好耐候性能，长期户外使用透过率年衰减小于0.4%。作为辐射传感器的太阳电池202在具有耐候硅胶封装层203保护的同时，最外表面采用高透、耐刮、耐候的保护层201，其中保护层201可以是聚四氟乙烯等含氟材料(如杜邦的Tedlar，ETFE)、聚碳酸酯等，即保护层201可以是聚四氟乙烯层或聚碳酸酯层等。保证太阳电池202的长期使用的稳定可靠性、测试的准确性。其中，优选太阳电池202校正前,对水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单元3的太阳电池202均进行大于20KWh/m2的光衰减，后续使用过程中，可以保证很好的稳定性。所述水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单元3分别通过导线205与外部壳体I内部的控制电路板206相连，即在硅胶封装层203上设置开孔204，导线205从太阳电池202引出连接在控制电路板206上相应的采样电路上。太阳电池202作为太阳总辐射传感器，采集辐射强度，在后续电气处理中，首先需要一个采样电路，现有技术中，这方面的电路已经比较成熟，多是采样其电流，比如:采用电阻法或霍尔传感器等测量方式。其中电阻法的具体实现方法是通过串联小阻值电阻采样，先由太阳电池202将辐射强度值转换为短路电流值，再由高精度小阻值电阻转换为电压值，最后使用AD转换器采样，单片机对采样到的数据进行处理。而使用霍尔传感器对电流采样，即是在半导体薄片两端通电流，并在半导体薄片垂直方向加以磁感应匀强磁场，则在垂直于电流和磁场方向上，将产生霍尔电压，霍尔电流传感器将电流转换为电压值，最后通过AD转换器对电压值采样，单片机对采样到的数据进行处理。总之，所述控制电路板206包括分别与水平面太阳电池单元2和斜面太阳电池单兀3相连的第一米样电路和第二米样电路,所述第一米样电路和第二米本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式太阳辐射测试仪，包括外部壳体，其特征在于，所述外部壳体表面设置有至少一个水平面太阳电池单元和一个斜面太阳电池单元，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与外部壳体内部的控制电路板相连，所述控制电路板包括分别与水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元相连的第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和第二采样电路分别与第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第一AD转换器和第二AD转换器与单片机相连，所述单片机还与显示器相连。

【技术特征摘要】
1.便携式太阳辐射测试仪，包括外部壳体，其特征在于，所述外部壳体表面设置有至少一个水平面太阳电池单元和一个斜面太阳电池单元，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与外部壳体内部的控制电路板相连，所述控制电路板包括分别与水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元相连的第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和第二米样电路分别与第一 AD转换器和第二 AD转换器相连,所述第一 AD转换器和第二 AD转换器与单片机相连，所述单片机还与显示器相连。2.根据权利要求1所述的便携式太阳辐射测试仪，其特征在于，所述水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元均还包括包裹太阳电池的硅胶封装层，所述保护层位于硅胶封装层外侧。3.根据权利要求2所述的便携式太阳辐射测试仪，其特征在于，所述保护层是聚四氟乙烯层或聚碳酸酯层。4.根据权利要求1所述的便携式太阳辐射测试仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张臻，王磊，白建波，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32