一种光伏阵列的电流电压测试仪制造技术

本发明专利技术公开一种光伏阵列的电流电压测试仪，包括采样模块、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，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。本发明专利技术在电流采样电路和第二继电器之间设置第三继电器，从而实现在电流采样电路和电压采样电路实现协作，可以利用一个半导体开关即可实现电流和电压的同步采样，消除由于继电器开闭时引入的抖动噪声，提高了测试仪的测试准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，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二继电器的第二开关端连接；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，所述采样电路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、第三分压电阻、反馈电阻和第一运算放大器；所述第二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，所述采样电路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；所述第五分压电阻的一端与所述之间第二运算放大器的正输入端连接，另一端连接信号地；所述第二运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的负输入端相连，并且所述第二运算放大器的负输入端和输出端与所述模数转换单元连接。优选地，还包括显示单元，所述显示单元与所述控制模块连接。优选地，还包括温度采样模块，所述温度采样模块与所述控制模块连接。优选地，还包括光照度采样模块，所述光照度采样模块与所述控制模块连接。优选地，还包括标准光伏电池，所述标准光伏电池与所述采样模块连接。与现有技术相比，本专利技术实施方式提供的光伏阵列的电流电压测试仪在电流采样电路中增加了一个第二采样电容，通过控制第二半导体开关的开闭控制第二采样电容的采样时机，并经过软件修正，完成电流电压特性曲线的绘制。本专利技术中第一采样电容的容量大、耐压相对较低，相对地，第二采样电容的容量相对较小、耐压高。因为容量大、耐压高的电容价格昂贵，采用两个电容协同工作的方式，可以在满足增大光伏阵列电流电压测试仪测量范围的前提下，降低材料成本。与现有技术相比，本专利技术实施方式提供的光伏阵列的电流电压测试仪在电流采样电路和第二继电器之间设置第三继电器，从而实现在电流采样电路和电压采样电路实现协作，可以利用一个半导体开关即可实现电流和电压的同步采样，消除由于继电器开闭时引入的抖动噪声，提高了测试仪的测试准确性。附图说明图1是本专利技术所述光伏阵列的电流电压测试仪一实施方式的结构示意图；图2是本专利技术所述光伏阵列的电流电压测试仪一实施方式中采样模块的结构示意图；图3是本专利技术所述光伏阵列的电流电压测试仪一实施方式涉及的控制信号时序图；图4是本专利技术所述光伏阵列的电流电压测试仪一实施方式测试的IV特性曲线；图中：1---光伏阵列；2---采样模块；4---光照度传感器；5---光照度采样模块；6---温度传感器；7---温度采样模块；8---控制模块；9---存储模块；10---显示单元；11---标准光伏电池；12---第一继电器；13---第二继电器；14---第三继电器；15---第四继电器；16---第一半导体开关；17---放电电阻；18---第一分压电阻；19---第二分压电阻；20---第三分压电阻；21---反馈电阻；22---第四分压电阻；23---第五分压电阻；24---电流传感器；25---第一采样电容；26---第二采样电容；27--本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏阵列的电流电压测试仪，其特征在于其包括：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；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二继电器的第二开关端连接；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。

【技术特征摘要】
1.一种光伏阵列的电流电压测试仪，其特征在于其包括：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；
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二继电器
的第二开关端连接；
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。
2.如权利要求1所述的光伏阵列的电流电压测试仪，其特征在于：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。
3.如权利要求2所述的光伏阵列的电流电压测试仪，其特征在于：所述采样电路还包括
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、第三分压电阻、反馈电阻和
第一运算放大器；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自鑫，沈辉，陈弟虎，陈鸣，颜奕，钱少萍，何逸枫，孙韵琳，惠红林，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44