[发明专利]一种光伏阵列的电流电压测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路与电子测量技术，尤其是一种涉及光伏阵列的电流电压测试仪。

背景技术

众所周知，太阳能是地球上最巨大、最清洁、最安全的一种可再生能源，但太阳能无法直接利用，它需要通过光伏发电转化为电能等二次能源才能被加以利用。太阳能光伏发电主要利用太阳能电池(一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片)的光生伏特效应，即在一定的光照条件下，太阳能电池P-N结两端出现光生电动势的一种现象。

为测量太阳能电池或光伏阵列(多个太阳能电池串联)的相关性能，需要伏安特性曲线测试仪(简称I-V曲线测试仪)来绘制其I-V特性曲线，原理是通过给太阳能电池加上可变负载，在负载大小调节过程中扫描器件所输出的一系列电压和电流值，进而绘制出I-V曲线。测试仪中所使用的负载有可能是电阻性的或电抗性的，典型的电抗性负载是电容。刚上电时，电容的阻抗约等于零，输出电流即为短路电流；充电过程中，电容两边电荷不断积累，阻抗逐渐增大，并经过最大功率点；之后电容两边电荷饱和，此时电路相当于开路，输出电压即为开路电压。

另一方面，光照与温度等环境参量的改变对光伏阵列I-V曲线的影响不容忽视，因此I-V曲线测试仪中必须包含相应的环境参量测量模块。但IV曲线测试仪中的关键技术在于光伏阵列电流与电压的测量，这是为了获得考核光伏阵列指标的“填充因子(FF)”，进而评价光伏阵列的性能。如果电流电压测量模块设计不当，所绘制的IV曲线将不能正确反映所测光伏阵列的性能，这对光伏发电系统有着不利影响，甚至会降低电能的利用率与电压的传输能力。

发明内容

本发明涉及的实施方式的目的在于提供一种光伏阵列的电流电压测试仪，旨在解决现有光伏阵列的电流电压测试仪对光伏阵列电流电压特性不够准确的技术缺陷与高电压光伏阵列的电流电压测试仪成本昂贵的经济问题。

为此，本发明实施方式的一种光伏阵列的电流电压测试仪采用的技术方案如下：

一种光伏阵列的电流电压测试仪，包括电流电压采样模块、控制模块和与所述控制模块连接的存储模块，所述采样模块包括第二继电器、第三继电器、第四继电器、电流采样单元和模数转换单元组成的采样部分和第一继电器、放电电阻组成的放电部分；

所述光伏阵列的正端分别与所述第二继电器和第四继电器的一第一开关端连接，所述第四继电器的第二开关端与所述模数转换单元连接；

所述第二继电器的第二开关端经所述电流采样单元与所述模数转换单元连接；

所述第三继电器的第一开关端与所述电流采样单元连接，第二开关端与所述第四继电器的第二开关端连接；

所述第一继电器的第一开关端与所述放电电阻连接，第二开关端与所述电流电压采样单元连接；所述控制模块分别与所述模数转换单元、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器的控制端连接。

优选地，所述电流采样单元包括依次串联的第一半导体开关和电流传感器、依次串联的第一采样电容和第二半导体开关、依次串联的第二采样电容和第三半导体开关，所述第一采样电容正端分别与所述第二继电器的第二开关端、所述第三继电器的第一开关端和所述第二采样电容正端连接，所述第一采样电容负端与第二半导体开关第一开关端连接，所述第二采样电容负端与第三半导体开关第一开关端连接，所述第二半导体开关、第三半导体开关的第二开关端与第一半导体开关的第一开关端连接，所述第二半导体开关、第三半导体开关的控制端与控制单元连接，所述电流传感器与所述模数转换单元连接。

优选地，所述电流电压采样模块还包括第一电压调理电路，所述第一电压调理电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、反馈电阻和第一运算放大器；

所述第三继电器和第四继电器的第二开关端与所述第一分压电阻连接，所述第一分压电阻的另一端连接至第一运算放大器的正输入端，所述第二分压电阻连接所述第一运算放大器的正输入端和信号地之间；

所述第一运算放大器的输出端分别连接至所述反馈电阻和所述模数转换单元，所述反馈电阻的另一端连接至所述第三分压电阻；

所述第三分压电阻的另一端连接至所述光伏阵列的负端，所述第一运算放大器的负输入端连接在第三分压电阻和反馈电阻之间。

优选地，所述电流电压采样模块还包括第二电压调理电路，所述第二电压调理电路包括第四分压电阻、第五分压电阻和第二运算放大器。

所述电流传感器经所述第四分压电阻与所述第二运算放大器的正输入端连接；