[发明专利]一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测装置及方法

权利要求书

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光伏电池故障检测装置，其特征在于，所述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-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。

6.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，所述发光元件采用LED、白炽灯、卤素灯、激光中的一种。

7.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。

8.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，所述压控电流源单元采用运算放大器或者集成功率放大器。

9.一种基于调制光矩阵的光伏电池故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

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；

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；

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；

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；

步骤5，通过结果输出模块将诊断结果进行输出。