本发明专利技术属于光伏电池故障检测技术领域，具体是一种基于调制光模块的光伏电池故障检测装置以及相应的检测方法，其主要包括调制光模块、光伏电池模块、电流电压转换模块、数模转换模块、调制光电流分离模块、故障判断及定位模块、结果输出模块，调制光模块发出的光照射在对应太阳能电池板的每个电池单元上，采集太阳能电池的总输出电流，通过调制光分离模块，得到每个频率的调制光电流的幅值，最后通过每个频率电流的大小判断故障类型和故障的位置。本发明专利技术具有检测故障类型全面、检测速度快、检测结果准确、检测成本低的优点。检测成本低的优点。检测成本低的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及光伏电池检测
，尤其是涉及一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置及方法，用于太阳能电池板故障检测及定位。
技术介绍
[0002]光伏电池的需求逐年增长，然而光伏电池在生产和使用过程中有以下两个问题，制约着光伏电池的产量和寿命：
[0003]一是隐裂，由于硅片薄而脆，如在过程中电池板受到应力冲击过大，很可能引起隐裂，且高温焊接时如对硅片温度冲击时间长，会产生更大的应力引起的隐裂和碎片。
[0004]二是因电极条与硅材料焊接问题导致接触电阻过大，抑或个别硅片内阻过大，从而导致电池板工作时局部发热过多，导致电池板光电转换效率大打折扣。
[0005]由此，在光伏电池板出厂前需对其进行检测，这些检测出来有缺陷的电池板如不能对故障点具体定位就不能对其局部进行修复，整块电池板只能报废。所以对太阳能电池板进行检测和故障点定位是太阳能电池生产过程中提高产品质量，增加产品的产量，节约生产成本的重要环节和必要步骤，对使用过程中有故障的太阳能电池进行故障定位和维修也可以延长其使用寿命。
[0006]在太阳能电池检测方面，传统的如太阳能电池测试仪采用简单的太阳光模拟器，只能测试太阳能电池的整体特性，无法对有故障的太阳能电池的故障点进行定位，图像识别法无法检测出电池的内部缺陷。
[0007]又如红外图像检测法，采用红外摄像机进行间接的测量，其只能对特定的光伏材料成像，不能真实反映出电池的实际工作状态，对地电容检测法与时域反射法检测的准确度不高。
[0008]由此，需要一种光伏电池故障检测装置，来解决上述问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术是为了避免现有技术存在的不足之处，由此提供一种适用于基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置及相应的方法。
[0010]本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置，包括：
[0011]光伏电池模块，由多个电池单元串接而成；
[0012]调制光模块，用以形成单独照射在每个电池单元上的多个调制光，且每个电池单元对应的调制光具有不同的频率；
[0013]电流电压转换模块，用以接收来自光伏电池模块的总短路电流，并将接收到的电流信号转换成电压信号并输出；
[0014]数模转换模块，用以接收来自电流电压转换模块的电压信号，并将接收到的电压信号转化成数字信号并输出；
[0015]调制光电流分离模块，用以接收来自数模转换模块的数字信号并计算出总短路电流中每个电池单元产生的电流幅值数据并输出；
[0016]故障判断及定位模块，用以接收来自调制光电流分离模块的电流幅值数据并与设定的电流最小阈值进行比较，通过比较结果判断每个电池单元是否存在故障以及故障类型；
[0017]结果输出模块，用以将来自故障判断及定位模块的比较结果进行输出。
[0018]在数个实施方式中，调制光模块包括支撑结构与设置在支撑结构上的调制光电路，所述支撑结构设置在光伏电池模块的上方位置；
[0019]调制光电路包括电源、信号发生单元、压控电流源单元、发光元件，所述电源用以提供所需的电能，所述信号发生单元的输出端连接至压控电流源单元的输入端，所述压控电流源单元的输出端连接至发光元件，所述发光元件用以提供调制光，且每个发光元件单独的与每个电池单元的位置相对应。
[0020]在数个实施方式中，信号发生单元采用信号发生器芯片或者采用单片机产生波形，且所述波形的类型是方波、正弦波、矩形波、三角波、锯齿波中的一种。
[0021]在数个实施方式中，调制光电流分离模块采用快速傅里叶变换算法、锁定放大算法中的一种。
[0022]在数个实施方式中，结果输出模块采用数码管或者液晶屏进行显示，或者通过USB、1
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Wire、并行总线、CAN、UART、RS485、RS422、RS232、SPI、IIC、网口、WIFI、蓝牙、ZigBee、Lora中的一种通信接口进行输出。
[0023]在数个实施方式中，发光元件采用LED、白炽灯、卤素灯、激光中的一种。
[0024]在数个实施方式中，电流电压转换模块采用霍尔传感器、互阻放大器、电流互感器中的一种。
[0025]在数个实施方式中，压控电流源单元采用运算放大器或者集成功率放大器。
[0026]以及，一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1，启动调制光模块，每个调制光电路产生唯一的不同频率的调制光；
[0028]步骤2，调节支撑结构，使得调制光模块对准待测光伏电池模块，使待测调制光模块中的每个电池单元分别被唯一且不同频率的调制光照射并产生电流；
[0029]步骤3，电流电压转换模块采集待测光伏电池模块的总输出短路电流并转化输出电压，输出的电压输入到数模转换模块转换为数字信号，然后通过调制光电流分离模块获得总输出短路电流中每个频率的光生电流的幅值数据；
[0030]步骤4，通过故障判断及定位模块将每个频率的光生电流数据与最小阈值及正常值进行比较判断，如果电流小于最小阈值，则判断对应频率的调制光照射的电池单元为开路故障，如果电流介于最小阈值与正常值之间，则判断对应频率的调制光照射的电池单元为光电转换效率低下的故障，如果电流大于正常值，则判断对应频率的调制光照射的电池单元无故障；
[0031]步骤5，通过结果输出模块将诊断结果进行输出。
[0032]本专利技术具有如下有益效果：
[0033]本专利技术根据光生电流的原理，通过对每个光伏电池单元单独照射不同频率的光信号，最终每个电池单元产生的光电流叠加在一起形成总的短路电流，通过算法在短路电流
中分离不同频率的光生电流，根据不同频率光生电流的幅值大小来进行故障的判断及定位，由此，本专利技术无需改变光伏电池板的结构，例如在内部增加电压、电流采集电路等，可以直接测量光伏电池板内部每个电池单元的光生电流，从而直接判断每个电池单元是否有故障，以及故障的是哪一个电池单元，以及故障的总类型等，具有检测故障类型全面、检测速度快、检测结果准确、检测成本低的优点。
附图说明
[0034]本文所描述的附图仅用于所选择实施例的阐述目的，而不代表所有可能的实施方式，且不应认为是本专利技术的范围的限制。
[0035]图1为本专利技术的实施例基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置的示意图；
[0036]图2为图1中调制光电路的示意图。
具体实施方式
[0037]下面，详细描述本专利技术的实施例，为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0038]本文使用的术语旨在解释实施例，并且不旨在限制和/或限定本专利技术。
[0039]例如，“沿某一方向”、“平行”、“中心”本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置，其特征在于，包括：光伏电池模块，由多个电池单元串接而成；调制光模块，用以形成单独照射在每个电池单元上的多个调制光，且每个电池单元对应的调制光具有不同的频率；电流电压转换模块，用以接收来自光伏电池模块的总短路电流，并将接收到的电流信号转换成电压信号并输出；数模转换模块，用以接收来自电流电压转换模块的电压信号，并将接收到的电压信号转化成数字信号并输出；调制光电流分离模块，用以接收来自数模转换模块的数字信号并计算出总短路电流中每个电池单元产生的电流幅值数据并输出；故障判断及定位模块，用以接收来自调制光电流分离模块的电流幅值数据并与设定的电流最小阈值进行比较，通过比较结果判断每个电池单元是否存在故障以及故障类型；结果输出模块，用以将来自故障判断及定位模块的比较结果进行输出。2.根据权利要求1所述的一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置，其特征在于，所述调制光模块包括支撑结构与设置在支撑结构上的调制光电路，所述支撑结构设置在光伏电池模块的上方位置；所述调制光电路包括电源、信号发生单元、压控电流源单元、发光元件，所述电源用以提供所需的电能，所述信号发生单元的输出端连接至压控电流源单元的输入端，所述压控电流源单元的输出端连接至发光元件，所述发光元件用以提供调制光，且每个发光元件单独的与每个电池单元的位置相对应。3.根据权利要求2所述的一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置，其特征在于，所述信号发生单元采用信号发生器芯片或者采用单片机产生波形，且所述波形的类型是方波、正弦波、矩形波、三角波、锯齿波中的一种。4.根据权利要求2所述的一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置，其特征在于，所述调制光电流分离模块采用快速傅里叶变换算法、锁定放大算法中的一种。5.根据权利要求2所述的一种基于调制光矩阵的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶冶博，吴湘莲，沈旭东，秦国栋，柯美鑫，
申请(专利权)人：嘉兴职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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