一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法技术

本发明专利技术提供的一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法，通过以太阳能电池板作为测试目标板，使用测试平台模拟真实环境中的高功率微波并控制高功率微波的注入功率，将其注入测试目标，测试得到每一次增加注入功率后，所述测试目标板的输出端功率以及每次注入功率、测试目标板内的温度、以及每一次增加注入功率后测试目标板的I

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法


[0001]本专利技术属于电池性能测试
，具体涉及一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池作为一种可再生能源，在航天，军事等领域有着重要的作用。随着航空航天技术的不断发展，卫星的续航能力在不断的提升。传统的蓄电池供电已经无法维持卫星正常的工作运转，而太阳能电池具有寿命长，能量转换率高，功率大等优点，逐渐成为了卫星供电系统的核心。随着科技的不断发展，太阳能电池的应用越来越广泛，已经从军事，航天等领域向工业，商业，农业等领域扩展，在光伏电站，灯具电源，交通通信等领域都有着广泛的应用。高功率微波(high power microwave，HPM)是强电磁脉冲(electromagnetic pulse，EMP)的一种重要形式，具有高频率、高功率和广作用域的特点，且高功率微波在长距离无线电力传输(Wireless power transfer，WPT)中相较于激光等其它传输介质有着更高的转化效率和稳定性(尤其针对2.4GHz与5.8GHz的传输频率)。
[0003]随着近几年科技的快速发展，在新的电子战中，不仅包括了利用电子干扰等手段来阻止敌方对电磁频谱的利用，还包括了使用具有摧毁性能的高功率定向电磁武器，对敌方的电子电气设备进行精准的攻击，造成致命性的损伤。高功率微波武器作为一种新型的电磁武器。在现代战争中扮演着越来越重要的角色。作为“束能武器”时，它极易通过耦合途径进入电子系统，造成半导体元器件故障甚至永久性失效，高功率微波武器发出的高能电磁波在与目标相互作用的过程中会产生电效应、热效应。其中电效应指的是高功率微波辐射目标致使目标系统金属表面，舱板，线缆等结构上产生感应电流和感应电压，从而造成目标器件运作失常甚至直接发生电击穿效应。
[0004]目前用于电子系统的高功率微波效应测试方法主要有两种，系统级辐照法和脉冲注入法。
[0005]系统级辐照试验是指将待测系统置于开阔的电磁环境中直接进行试验的一种方法，覆盖范围广，可以对整个电子系统做高功率微波辐射，更贴近真实的电磁环境。但是缺点也很明显，一是高功率微波模拟器通常来说体积很大，不易挪动，试验前期需要大量的准备工作，代价大；二是该试验条件下，高功率微波强度大，对周围居民可能会产生影响，因此需要设置电磁辐射危害区域警示和高压警示；三是需要大量的监测设备，而且对监测设备的精度要求比较高，况且该监测设备还需要对高功率微波环境有一定的抗干扰能力。
[0006]脉冲注入法是指将大电压或大电流直接注入到待测设备的输入输出端口或者设备的屏蔽外壳上，以此来代替高功率微波。相比于系统级辐照试验具有脉冲源体积小，易于协调的特点，而且不会对环境造成电磁污染，对试验人员的危害也相对比较小，因此脉冲注入法更被大家所采用。
[0007]现有技术通过基于传输线脉冲发生器(TLP)的太阳能电池电磁脉冲损伤阈值的试验从而实现测试目的。该方法是基于脉冲注入法，利用TLP测试系统，将高电平单脉冲通过
太阳能电池电极端口注入电池内部，以模拟实际使用环境中太阳能电池受到强电磁脉冲干扰的情况。然而真实的高功率微波干扰时间是秒级，因为TLP设备自身原因，TLP输出电压的高电平持续时间最多只有200ns，时间过短，因此无法保持长时间的输出电流，无法对太阳能电池造成明显损伤，因此，TLP无法完全模拟实际环境中的高功率微波的干扰。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0009]本专利技术提供的一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法应用测试平台，太阳能电池板放置在测试平台上，测试方法包括：
[0010]步骤1：获取多个太阳能电池板；
[0011]其中，多个太阳能电池板包括第一太阳能电池板、第二太阳能电池板以及第三太阳能电池板；
[0012]步骤2：以第一太阳能电池板作为测试目标板，在测试目标板与测试平台之间设置匹配电路，以使测试目标板与匹配电路组成的整体结构的外部阻抗与测试平台产生的测试信号阻抗相匹配，以减少对测试信号的反射；
[0013]步骤3：模拟真实环境中的高功率微波并控制高功率微波的注入功率，将其注入测试目标，测试得到每一次增加注入功率后，测试目标板的输出端功率以及每次注入功率、测试目标板内的温度、以及每一次增加注入功率后测试目标板的I
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V特性曲线；
[0014]步骤3：根据I
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V特性曲线，确定每一次增加注入功率后，测试目标板的最大输出功率；
[0015]步骤4：如果存在最大输出功率占测试前测试目标板的输出功率比值，低于损伤预设百分比时，则认定此次注入功率为对测试目标板造成损失的高功率微波损伤阈值功率；
[0016]步骤5：以低于高功率微波损伤阈值功率的第一预设值为起始，选择第二太阳能电池板为新的测试目标板，重复步骤3至步骤4的测试过程对测试目标板进行测试，直至确定第二太阳能电池板达到高功率微波损伤阈值功率；
[0017]步骤6：判断第一太阳能电池板与第二太阳能电池板的高功率微波损伤阈值功率是否相同，以确定对测试目标板的测试过程是否存在积累效应；
[0018]步骤7：如果存在积累效应，则选择第三太阳能电池板作为新的测试目标，并以低于第二太阳能电池板的高功率微波损伤阈值功率的第二预设值为起始，重复步骤3至步骤4的测试过程对测试目标板进行测试，直至确定第三太阳能电池板达到高功率微波损伤阈值功率，得到无积累效应下的高功率微波损伤阈值功率。
[0019]可选的，测试平台包括：射频信号源、隔离器、功率放大器、可调衰减器、环形器、负载、第一功率计、定向耦合器、光源、热成像仪、衰减器以及第二功率计；
[0020]射频信号源于隔离器相连，用于将自身产生的连续高频正弦信号通过隔离器传输至功率放大器；
[0021]隔离器，用于隔离保护反射波和回波对测试目标板和射频信号源的损伤；
[0022]功率放大器，用于将连续高频正弦信号进行功率放大，以模拟真实环境中的高功率微波并输出至可调衰减器；
[0023]可调衰减器，用于对高功率微波的输出功率按照预设步进依次递增进行控制；
[0024]环形器，用于隔离保护反射波和回波对其他设备的损伤；
[0025]负载，用于为环形器提供输出电路；
[0026]定向耦合器，用于控制第一功率计高功率微波的测试功率范围，以避免高功率微波对第一功率计造成损害；
[0027]光源，用于为太阳能电池板提供与真实环境相同的光照；
[0028]第一功率计，用于监测每次定向耦合器注入太阳能电池板的输入端功率；
[0029]衰减器，用于控制第二功率计测试太阳能电池板的输出功率的测试功率范围，以避免高功率微波对第二功率计造成损害；
[0030]热成像仪，用于监测每次注入高功率微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池高功率微波损伤阈值的测试方法，其特征在于，应用测试平台，太阳能电池板放置在所述测试平台上，所述测试方法包括：步骤1：获取多个太阳能电池板；其中，多个太阳能电池板包括第一太阳能电池板、第二太阳能电池板以及第三太阳能电池板；步骤2：以第一太阳能电池板作为测试目标板，在测试目标板与测试平台之间设置匹配电路，以使测试目标板与匹配电路组成的整体结构的外部阻抗与测试平台产生的测试信号阻抗相匹配，以减少对测试信号的反射；步骤3：模拟真实环境中的高功率微波并控制高功率微波的注入功率，将其注入测试目标，测试得到每一次增加注入功率后，所述测试目标板的输出端功率以及每次注入功率、测试目标板内的温度、以及每一次增加注入功率后测试目标板的I
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V特性曲线；步骤3：根据I
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V特性曲线，确定每一次增加注入功率后，测试目标板的最大输出功率；步骤4：如果存在最大输出功率占测试前所述测试目标板的输出功率比值，低于损伤预设百分比时，则认定此次注入功率为对测试目标板造成损失的高功率微波损伤阈值功率；步骤5：以低于所述高功率微波损伤阈值功率的第一预设值为起始，选择第二太阳能电池板为新的测试目标板，重复步骤3至步骤4的测试过程对测试目标板进行测试，直至确定第二太阳能电池板达到高功率微波损伤阈值功率；步骤6：判断第一太阳能电池板与第二太阳能电池板的高功率微波损伤阈值功率是否相同，以确定对测试目标板的测试过程是否存在积累效应；步骤7：如果存在积累效应，则选择第三太阳能电池板作为新的测试目标，并以低于第二太阳能电池板的高功率微波损伤阈值功率的第二预设值为起始，重复步骤3至步骤4的测试过程对测试目标板进行测试，直至确定第三太阳能电池板达到高功率微波损伤阈值功率，得到无积累效应下的高功率微波损伤阈值功率。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试平台包括：射频信号源、隔离器、功率放大器、可调衰减器、环形器、负载、第一功率计、定向耦合器、光源、热成像仪、衰减器以及第二功率计；所述射频信号源于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福星，孙毅，柴常春，孟祥瑞，安琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：