一种光伏IV测试仪制造技术

本发明专利技术属于电能分析产品技术领域，具体公开一种光伏IV测试仪，包括光伏阵列、电压采样模块、电流采样模块，和开关电容电路，所述电压采样模块与光伏阵列并联连接，所述电流采样模块与光伏阵列串联形成串联回路，所述开关电容电路串联在电流采样模块的贿赂上，所述开关电容电路包括电子开关S1、S2和电容C，其中电子开关S1、S2分别对应受两个等周期互补的PWM信号

A photovoltaic IV tester

The invention belongs to the technical field of electric energy analysis products, in particular a photovoltaic IV tester, which includes a photovoltaic array, a voltage sampling module, a current sampling module, and a switched capacitor circuit. The voltage sampling module is connected in parallel with a photovoltaic array, and the current sampling module is connected in series with a photovoltaic array to form a series circuit, and the current sampling module is connected in series with a photovoltaic array. The switched capacitor circuit is connected in series to the bribe of the current sampling module. The switched capacitor circuit includes the electronic switch S1, S2 and the capacitance C, in which the electronic switches S1 and S2 correspond to the two periodic complementary PWM signals, respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏IV测试仪
本专利技术属于电能分析产品
，特别涉及一种使用开关电容结构作为采样负载的光伏IV测试仪。
技术介绍
太阳能作为洁净的可再生能源，是传统化石能源最重要的替代能源之一。太阳能的利用主要有光热利用、光伏利用和光学利用三种形式，其中光伏发电技术是利用光电池有效吸收太阳光的辐射能，将之直接转换成电能的发电方式。而光电池组件按需要进行串并联后形成光伏阵列。光伏阵列作为将太阳能转换成电能的装置，需要特定的I-V曲线测试设备对光伏阵列进行合理的配置，进而提高光伏阵列的利用效率。现有获得光伏阵列的I-V特性的技术原理是给光伏阵列提供不同的负载，阻值从0到∞，从而获得包括输出短路和开路情况下不同工作点的电压和电流值，将采样数据整理组合即可得到光伏阵列的输出I-V特性曲线。现有技术中，采样光伏阵列的I-V特性曲线有以下两种方式：第一种，动态电容充电采样时根据电容特性，将电容当做光伏阵列的可变负载，通过光伏阵列给电容充电逐步提高采样点压，从而获取从短路电流到开路电压间的多个工作点的数据。具体工作原理如下：在电容尚未开始充电时，阻抗很低几乎为0，此时充电回路相当于短路，电流采样到的即为光伏阵列的短路电流；而当电容充电结束时，阻抗非常大，充电回路相当于开路，电压采样到的即为开路电压。在电容充电过程中，电容阻抗从0变化到∞，这就相当于光伏阵列的负载从0变化到∞。如图1所示，电容上的电压和充电电流相当于光伏阵列当前的电压和电流，所以对电容的充电过程的电压和电流进行采样，得到的采样点就构成了当前环境下光伏阵列的I-V特性曲线。整体测量过程描述如下：首先，控制开关S2闭合，通过电阻R将电容C上残余的电荷泄放掉；然后，控制开关S2断开，控制开关S1闭合，此时电容C开始充电，控制采样电路对电容C整个充电过程进行电压、电流采样；最后，采样直至电容C的电流采样为0，即电容充电过程结束为止。该种采样方式存在的缺点是：电容的充电时间虽然可以通过调整时间常数来确定，但在这过程中的电压不是等步进地提高，所以从短路电流到开路电压间采样到的光伏阵列工作点不均匀，尤其可能会在线性度较差的最大功率点处没有足够多的采样点来准确描述I-V特性曲线，而且这类型RC电路易受节点附近的模拟器件影响，充电过程不稳定，对采样速度和随后的处理速度要求较高；另外要测试的光伏阵列功率较大，需要的电容器体积和重量都较大，不利于测量系统的便携化。第二种，可变电子负载采样通过电子负载调整接入电路光伏阵列的负载阻抗，由控制电路通过软件控制改变电子负载的数值，使其等效阻值从0变化到∞，从而采样得到在全范围I-V特性曲线中每个工作点时的电流和电压。具体工作原理如下：如图2所示，控制电路首先控制电子负载的等效阻值为0，此时光伏阵列相当于短路，测得的电流为短路电流。然后通过控制电路逐步调整电子负载的等效阻值，同时进行工作点的电压、电流采样。直至控制电路控制电子负载的等效阻值达到∞为止，此时光伏阵列相当于开路，测得的电压为开路电压。该种可变电子负载采样相对动态电容充电采样而言，所需控制电路的结构更为复杂，控制步骤更为繁琐，而且一般采用的电子负载都是开关MOS管或者IGBT，成本相对普通模拟器件较高。因此，研发一种能对光伏阵列的负载阻值进行定量调控，以得到精确的负载阻抗的光伏IV测试仪迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，公开一种光伏IV测试仪，该测试仪能人为控制每个工作点的负载阻抗，且电路简单，此外其不仅能通过PWM控制信号来调控负载，而且使用的是成本较低的普通模拟器件，制作成本低廉，易于实现。开关控制信号对光伏阵列的负载阻值进行定量调控，从而得到精确的负载阻抗，且不改变开关控制信号的周期，负载阻抗将会稳定在一定值，给采样电路提供充裕的时间进行处理，此外，电路中元件只需要电子开关MOS管和电容，成本相对低廉。为了达到上述技术目的，本专利技术是按以下技术方案实现的：本专利技术所述的一种光伏IV测试仪，包括光伏阵列、电压采样模块、电流采样模块，和开关电容电路，所述电压采样模块与光伏阵列并联连接，所述电流采样模块与光伏阵列串联形成串联回路，所述开关电容电路串联在电流采样模块的贿赂上，所述开关电容电路包括电子开关S1、S2和电容C，中电子开关S1、S2分别对应受两个等周期互补的PWM信号和控制。作为上述技术的进一步改进，所述电子开关S1、S2分别为PMOS管、NMOS管。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所述的光伏IV测试仪，由于在光伏阵列的输出端连接上开关电容电路，通过开关控制信号对光伏阵列的负载阻值进行定量调控，从而得到精确的负载阻抗；(2)本专利技术所述的光伏IV测试仪，电子开关S1、S2分别对应受两个等周期互补的PWM信号和控制，因此，不改变开关控制信号的周期，负载阻抗将会稳定在一定值，给采样电路提供充裕的时间进行处理(3)本专利技术中，电路中元件只需要电子开关MOS管和电容，成本相对低廉。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术做详细的说明：图1是现有技术中动态电容充电采样的电路图；图2是现有技术中可变电子负载采样的电路图；图3是本专利技术所述的开关电容负载采样的电路图；图4是本专利技术中互补的开关控制信号图；图5是本专利技术电路原理图。具体实施方式如图3所示，本专利技术所述的一种光伏IV测试仪，包括光伏阵列1、电压采样模块2、电流采样模块3，和开关电容电路4，所述电压采样模块与光伏阵列并联连接，所述电流采样模块与光伏阵列串联形成串联回路，所述开关电容电路串联在电流采样模块的贿赂上，所述开关电容电路包括电子开关S1、S2和电容C，其中电子开关S1、S2分别对应受两个等周期互补的PWM信号和控制，所述电子开关S1、S2分别为PMOS管、NMOS管。如图4所示，即为高电平时是低电平，为低电平时是高电平，它们分别控制电路中的两个电子开关S1和S2，使开关之间的电容处于周期性充放电状态。设信号的周期为T，则从u2节点传输到u1节点的总电荷为：ΔQ＝C*Δu＝C(u2-u1)则在一个充放电周期内当周期足够小，从u2节点传输到u1节点的等效电流为：只要将信号的频率设置得足够高，则可近似认为一个周期内两个端口u1和u2的电压基本不变，则该基本开关电容电路可等效为一个可调负载电阻，其阻值为：其中C为电容的电容量。由于电容的电容量是固定值，所以只要调整控制信号的周期，理论上即可获得从0到∞的负载阻抗，从而实现光伏阵列从短路电流到开路电压间的多个工作点的采样。下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。如图5所示，V+接上光伏阵列的正输出端，V-接上光伏阵列的负输出端，PMOS管和NMOS管作为电子开关，Ctrl_Sig是开关控制信号端口，信号由FPGA或者DSP处理电路提供。当Ctrl_Sig输出高电平时，PMOS导通，NMOS关断，电容Cap充电；当Ctrl_Sig输出低电平时，PMOS关断，NMOS导通，电容Cap放电。即相当于在同一时刻，PMOS和NMOS不会同时导通或同时关断。开始进行I-V特性采样，首先Ctrl_Sig输入周期为0的开关控制信号使负载等效阻值为0，此时光伏阵列相当于短路，测得的电流为短路电流。然后通过增加开关控制信号Ctrl_Sig的周期，逐步调整光伏阵列的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏IV测试仪，其特征在于：包括光伏阵列、电压采样模块、电流采样模块，和开关电容电路，所述电压采样模块与光伏阵列并联连接，所述电流采样模块与光伏阵列串联形成串联回路，所述开关电容电路串联在电流采样模块的贿赂上，所述开关电容电路包括电子开关S1、S2和电容C，其中电子开关S1、S2分别对应受两个等周期互补的PWM信号

【技术特征摘要】
1.一种光伏IV测试仪，其特征在于：包括光伏阵列、电压采样模块、电流采样模块，和开关电容电路，所述电压采样模块与光伏阵列并联连接，所述电流采样模块与光伏阵列串联形成串联回路，所述开关电容电路串联在电流采样模块的贿赂上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙韵琳，陈思铭，王耀贤，陈荣荣，
申请(专利权)人：顺德中山大学太阳能研究院，广东永光新能源设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44