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光伏陣列I-V特性測(cè)試儀 PV-8150
名稱：電池測(cè)試儀
品牌：
型號(hào)：
簡(jiǎn)介：光伏電站投入運(yùn)行之前必須經(jīng)過嚴(yán)格檢測(cè)后驗(yàn)收，國(guó)家GBT 18210-2000 《晶體硅光伏（PV）方陣I-V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》給出了相應(yīng)的技術(shù)要求。在投入運(yùn)行后的20年內(nèi)，電站運(yùn)營(yíng)方也要不斷對(duì)光伏電站各子陣列的I-V特性進(jìn)行測(cè)試，以便維護(hù)維修...
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光伏電站投入運(yùn)行之前必須經(jīng)過嚴(yán)格檢測(cè)后驗(yàn)收，國(guó)家GBT 18210-2000 《晶體硅光伏（PV）方陣I-V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量》給出了相應(yīng)的技術(shù)要求。在投入運(yùn)行后的20年內(nèi)，電站運(yùn)營(yíng)方也要不斷對(duì)光伏電站各子陣列的I-V特性進(jìn)行測(cè)試，以便維護(hù)維修。由于技術(shù)原因，光伏行業(yè)國(guó)內(nèi)目前I-V特性測(cè)試儀器都是針對(duì)單個(gè)PV電池組件的，最大測(cè)試功率通常不超過1kW，而且是為脈沖式光源配用的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足光伏電站需要。以10MW光伏電站為例，大約由至少單位功率100kW的100個(gè)子陣列組成。因此，大功率的光伏陣列性能測(cè)量和鑒定一直是光伏行業(yè)的難題。
群菱公司是中國(guó)唯一生產(chǎn)大功率太陽(yáng)電池方陣測(cè)試儀、大功率逆變器孤島防護(hù)測(cè)量專用精密負(fù)載等產(chǎn)品的專業(yè)廠家，擁有雄厚的技術(shù)開發(fā)能力和良好的售后服務(wù)。根據(jù)IEC 62446：2009《并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：技術(shù)資料，委托檢測(cè)和驗(yàn)收測(cè)試的最低要求》標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)/北京鑒衡認(rèn)證中心發(fā)布的CGC/GF003.1：2009《并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范第1部分：電氣設(shè)備》的光伏電站驗(yàn)收要求，群菱公司于2010年推出最新開發(fā)研制的PV-8150太陽(yáng)能光伏電站子陣列I-V特性測(cè)試儀。
PV-8150太陽(yáng)能光伏電站子陣列I-V特性測(cè)試儀可用于功率100kW-500KW的光伏陣列系統(tǒng)，最大測(cè)試電壓DC800V，最大測(cè)試電流800A，是光伏電站驗(yàn)收鑒定檢測(cè)、日常維護(hù)測(cè)試必不可少的工具，可廣泛應(yīng)用于光伏電站安裝調(diào)試及日常維護(hù)檢測(cè)、光伏電站鑒定和驗(yàn)收，高校、科研院所和光伏實(shí)驗(yàn)室等。PV-8000也可用于建筑物光伏發(fā)電系統(tǒng)等大功率獨(dú)立光伏系統(tǒng)的I-V特性測(cè)試。PV-8000的研制成功將徹底解決光伏電站大功率太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)輸出特性的檢測(cè)難題，同時(shí)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大功率光伏發(fā)電陣列鑒定檢測(cè)儀器的空白。
PV-8150儀器可以直接與計(jì)算機(jī)筆記本連用，保存和處理采集的數(shù)據(jù)，也可根據(jù)客戶需求，采用USB接口的方式或者加裝基于WLAN，GSM技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，使測(cè)試更加方便。檢測(cè)的數(shù)據(jù)由CPU處理為I-V曲線后通過顯示器顯示，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)I-V特性曲線形成的過程并通過波形畸變分析被測(cè)系統(tǒng)特性是否有失配或故障。
PV-8150測(cè)試簡(jiǎn)單，全自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置在測(cè)試時(shí)不需要任何煩瑣的設(shè)定，可隨時(shí)顯示、保存測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試儀與電腦連接后，測(cè)試的數(shù)據(jù)上傳到電腦后可進(jìn)行保存打印操作。
PV-8150測(cè)試系統(tǒng)不需要任何外部供電，非常適合于光伏電站的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。PV-8000還裝配有磁電式電壓表和電流表，模擬指示充放電過程，即使不連接電腦筆記本，也可以進(jìn)行開路電壓和短路電流的定性測(cè)試，或者進(jìn)行預(yù)測(cè)試。
一、 太陽(yáng)能光伏電站驗(yàn)收時(shí)檢測(cè)光伏陣列I-V特性的必要性
光伏系統(tǒng)根據(jù)其對(duì)功率的需求配備或大或小的光伏陣列，這一光伏陣列是由太陽(yáng)電池組件按串聯(lián)、并聯(lián)規(guī)則組合在一起的。如果各串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件的工作特性由于離散性而導(dǎo)致不一致，在工作點(diǎn)的電流會(huì)不同，則必然會(huì)帶來效率的損失；同理，如果太陽(yáng)電池組件并聯(lián)，則由于離散性，其相同工作電壓條件下的最佳效率點(diǎn)會(huì)不一致，也會(huì)出現(xiàn)效率的損失。這種由于太陽(yáng)電池組件特性曲線之間失配而帶來的損失，稱為“聯(lián)結(jié)損耗"。由于“聯(lián)結(jié)損耗"的存在，使得由眾多太陽(yáng)電池聯(lián)成的陣列效率總是低于單個(gè)電池的發(fā)電效率。太陽(yáng)電池的I-V特性曲線本身具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，易于受環(huán)境因素的影響，對(duì)于溫度、照度的變化敏感。所以太陽(yáng)電池安裝環(huán)境條件的多變性，必然會(huì)使得太陽(yáng)電池在不同環(huán)境條件下的實(shí)際發(fā)電量和負(fù)載工作點(diǎn)大相徑庭。廠家提供的太陽(yáng)電池組件的特征參數(shù)都是基于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，而這些特征參數(shù)并不能反映太陽(yáng)電池的實(shí)際工作情況。
由此可以看出，如果僅僅依靠廠家提供的太陽(yáng)電池組件的特征參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往很難達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。例如光伏電站，其所配用的光伏陣列容量可以通過計(jì)算得出，但事實(shí)證明許多理論計(jì)算配置的系統(tǒng)是不合理的，有時(shí)甚至是失敗的，其原因就是由于光伏系統(tǒng)中的光伏陣列存在組合效率損失，并在不同日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度下的特性有很大差異。
所以在光伏電站安裝、光伏電站驗(yàn)收時(shí)，一定要使用大功率的光伏陣列I-V特性測(cè)試儀對(duì)光伏陣列進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)、核實(shí)光伏組件性能及安裝合理性。
二、 PV-8150產(chǎn)品的工作原理
PV-8150主機(jī)內(nèi)置有滿足大功率、高電壓、時(shí)間常數(shù)τ精確計(jì)算的充放電的專用電容器，動(dòng)態(tài)電容充電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法是根據(jù)電容的特性，將內(nèi)置電容器當(dāng)成光伏陣列的可變負(fù)載，通過對(duì)光伏陣列給電容充電整個(gè)過程進(jìn)行電流和電壓采樣，來測(cè)試并用專用軟件將數(shù)據(jù)處理成光伏陣列的伏安特性曲線。其測(cè)量工作原理如下圖所示。
電容充放電法測(cè)量光伏陣列伏安特性的工作原理圖
PV-8150主機(jī)內(nèi)置的電容器在剛開始充電時(shí)，阻抗很低幾乎為零，充電回路相當(dāng)于短路，此時(shí)的數(shù)據(jù)即為短路電流；當(dāng)電容充電結(jié)束時(shí)，阻抗非常大，充電回路相當(dāng)于開路，此時(shí)的數(shù)據(jù)即為開路電壓。在電容的充電過程中，電容的阻抗從零變化到無窮大，這就相當(dāng)于光伏陣列的負(fù)載從零變化到無窮大。由上圖可知，電容上的電壓V和充電電流I的關(guān)系也同時(shí)反映了陣列的當(dāng)前電壓和電流關(guān)系。對(duì)電容整個(gè)充電過程的電壓電流進(jìn)行采樣，這些采樣點(diǎn)的組合就構(gòu)成了當(dāng)前環(huán)境條件下的陣列IV特性曲線，知道了I-V的對(duì)應(yīng)關(guān)系，專用軟件就可以計(jì)算出最大功率并繪制成曲線。對(duì)應(yīng)上圖，整個(gè)測(cè)量過程描述如下：首先采樣控制電路發(fā)開關(guān)S2控制信號(hào)去使開關(guān)S2閉合，通過功率電阻R把電容上殘余的電量消耗掉，使電容保持零初時(shí)狀態(tài)。然后，采樣控制電路發(fā)開關(guān)S2控制信號(hào)去使開關(guān)S2斷開，發(fā)開關(guān)S1控制信號(hào)去使開關(guān)S1閉合，同時(shí)控制電壓、電流采樣電路按合適的采樣速度對(duì)電容充電整個(gè)過程的電壓、電流進(jìn)行采樣。Sl剛閉合時(shí)流過電容C的充電電流就是光伏陣列的短路電流I，當(dāng)流過電容C的充電電流為零時(shí)，表示電容充電過程結(jié)束，此時(shí)采樣的電壓就時(shí)光伏陣列的開路電壓V。這種方法只要選取適當(dāng)?shù)碾娙荨㈤_關(guān)管(容量足夠大)，理論上可以測(cè)量任意光伏陣列的特性。
群菱公司根據(jù)IEC62446推薦的試驗(yàn)建議，專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的PV-8150是采用電容充放電檢測(cè)方式，具備測(cè)試速度快、精度高、光伏陣列的特性可以直接以曲線的形式顯示出來、測(cè)試結(jié)果直觀等特點(diǎn)。PV-8150產(chǎn)品根據(jù)電容充放電試驗(yàn)方法所制作的檢測(cè)系統(tǒng)需要有復(fù)雜的自動(dòng)化控制電路，復(fù)雜的工藝結(jié)構(gòu)，對(duì)采樣速度、元器件精度以及數(shù)據(jù)處理器的同步采集速度要求非常高，群菱公司克服了各種技術(shù)困難，成功研制出適用于光伏電站現(xiàn)場(chǎng)專用的大功率便攜式光伏方陣I-V特性分析測(cè)試儀器。
三、 PV-8150產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品型號(hào) PV-8108 PV-8150 PV-8300 PV-8500
測(cè)試功率 1kW-80kW 5kW-150kW 5kW-300kW 5kW-500kW
電 壓 ≤1000Vdc ≤1000Vdc ≤1000Vdc ≤1000Vdc
電 流 ≤160Adc ≤300Adc ≤500Adc ≤800Adc
測(cè)試時(shí)間 ≤20S ≤20S ≤15S ≤10S
產(chǎn)品重量 13KG 18KG 28KG 35KG
產(chǎn)品外觀 450mmx375mmx185mm 725mmx600mmx345mm
四、 PV-8150產(chǎn)品的測(cè)試項(xiàng)目
1. I-V特性：
包括：開路電壓Vo、短路電流Is、最大輸出功率Pm、最大輸出功率下的電壓Vpm、最大輸出功率下電流Ipm、填充因子
2. 太陽(yáng)光輻照度（可選配）。
3. 環(huán)境溫度（可選配）。
光伏陣列I-V特性測(cè)試儀
群菱公司是中國(guó)唯一生產(chǎn)大功率太陽(yáng)電池方陣測(cè)試儀、大功率逆變器孤島防護(hù)測(cè)量專用精密負(fù)載等產(chǎn)品的專業(yè)廠家，擁有雄厚的技術(shù)開發(fā)能力和良好的售后服務(wù)。根據(jù)IEC 62446：2009《并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：技術(shù)資料，委托檢測(cè)和驗(yàn)收測(cè)試的最低要求》標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)/北京鑒衡認(rèn)證中心發(fā)布的CGC/GF003.1：2009《并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范第1部分：電氣設(shè)備》的光伏電站驗(yàn)收要求，群菱公司于2010年推出最新開發(fā)研制的PV-8150太陽(yáng)能光伏電站子陣列I-V特性測(cè)試儀。
PV-8150太陽(yáng)能光伏電站子陣列I-V特性測(cè)試儀可用于功率100kW-500KW的光伏陣列系統(tǒng)，最大測(cè)試電壓DC800V，最大測(cè)試電流800A，是光伏電站驗(yàn)收鑒定檢測(cè)、日常維護(hù)測(cè)試必不可少的工具，可廣泛應(yīng)用于光伏電站安裝調(diào)試及日常維護(hù)檢測(cè)、光伏電站鑒定和驗(yàn)收，高校、科研院所和光伏實(shí)驗(yàn)室等。PV-8000也可用于建筑物光伏發(fā)電系統(tǒng)等大功率獨(dú)立光伏系統(tǒng)的I-V特性測(cè)試。PV-8000的研制成功將徹底解決光伏電站大功率太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)輸出特性的檢測(cè)難題，同時(shí)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大功率光伏發(fā)電陣列鑒定檢測(cè)儀器的空白。
PV-8150儀器可以直接與計(jì)算機(jī)筆記本連用，保存和處理采集的數(shù)據(jù)，也可根據(jù)客戶需求，采用USB接口的方式或者加裝基于WLAN，GSM技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，使測(cè)試更加方便。檢測(cè)的數(shù)據(jù)由CPU處理為I-V曲線后通過顯示器顯示，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)I-V特性曲線形成的過程并通過波形畸變分析被測(cè)系統(tǒng)特性是否有失配或故障。
PV-8150測(cè)試簡(jiǎn)單，全自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置在測(cè)試時(shí)不需要任何煩瑣的設(shè)定，可隨時(shí)顯示、保存測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試儀與電腦連接后，測(cè)試的數(shù)據(jù)上傳到電腦后可進(jìn)行保存打印操作。
PV-8150測(cè)試系統(tǒng)不需要任何外部供電，非常適合于光伏電站的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。PV-8000還裝配有磁電式電壓表和電流表，模擬指示充放電過程，即使不連接電腦筆記本，也可以進(jìn)行開路電壓和短路電流的定性測(cè)試，或者進(jìn)行預(yù)測(cè)試。
一、 太陽(yáng)能光伏電站驗(yàn)收時(shí)檢測(cè)光伏陣列I-V特性的必要性
光伏系統(tǒng)根據(jù)其對(duì)功率的需求配備或大或小的光伏陣列，這一光伏陣列是由太陽(yáng)電池組件按串聯(lián)、并聯(lián)規(guī)則組合在一起的。如果各串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件的工作特性由于離散性而導(dǎo)致不一致，在工作點(diǎn)的電流會(huì)不同，則必然會(huì)帶來效率的損失；同理，如果太陽(yáng)電池組件并聯(lián)，則由于離散性，其相同工作電壓條件下的最佳效率點(diǎn)會(huì)不一致，也會(huì)出現(xiàn)效率的損失。這種由于太陽(yáng)電池組件特性曲線之間失配而帶來的損失，稱為“聯(lián)結(jié)損耗"。由于“聯(lián)結(jié)損耗"的存在，使得由眾多太陽(yáng)電池聯(lián)成的陣列效率總是低于單個(gè)電池的發(fā)電效率。太陽(yáng)電池的I-V特性曲線本身具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，易于受環(huán)境因素的影響，對(duì)于溫度、照度的變化敏感。所以太陽(yáng)電池安裝環(huán)境條件的多變性，必然會(huì)使得太陽(yáng)電池在不同環(huán)境條件下的實(shí)際發(fā)電量和負(fù)載工作點(diǎn)大相徑庭。廠家提供的太陽(yáng)電池組件的特征參數(shù)都是基于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，而這些特征參數(shù)并不能反映太陽(yáng)電池的實(shí)際工作情況。
由此可以看出，如果僅僅依靠廠家提供的太陽(yáng)電池組件的特征參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往很難達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。例如光伏電站，其所配用的光伏陣列容量可以通過計(jì)算得出，但事實(shí)證明許多理論計(jì)算配置的系統(tǒng)是不合理的，有時(shí)甚至是失敗的，其原因就是由于光伏系統(tǒng)中的光伏陣列存在組合效率損失，并在不同日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度下的特性有很大差異。
所以在光伏電站安裝、光伏電站驗(yàn)收時(shí)，一定要使用大功率的光伏陣列I-V特性測(cè)試儀對(duì)光伏陣列進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)、核實(shí)光伏組件性能及安裝合理性。
二、 PV-8150產(chǎn)品的工作原理
PV-8150主機(jī)內(nèi)置有滿足大功率、高電壓、時(shí)間常數(shù)τ精確計(jì)算的充放電的專用電容器，動(dòng)態(tài)電容充電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法是根據(jù)電容的特性，將內(nèi)置電容器當(dāng)成光伏陣列的可變負(fù)載，通過對(duì)光伏陣列給電容充電整個(gè)過程進(jìn)行電流和電壓采樣，來測(cè)試并用專用軟件將數(shù)據(jù)處理成光伏陣列的伏安特性曲線。其測(cè)量工作原理如下圖所示。
電容充放電法測(cè)量光伏陣列伏安特性的工作原理圖
PV-8150主機(jī)內(nèi)置的電容器在剛開始充電時(shí)，阻抗很低幾乎為零，充電回路相當(dāng)于短路，此時(shí)的數(shù)據(jù)即為短路電流；當(dāng)電容充電結(jié)束時(shí)，阻抗非常大，充電回路相當(dāng)于開路，此時(shí)的數(shù)據(jù)即為開路電壓。在電容的充電過程中，電容的阻抗從零變化到無窮大，這就相當(dāng)于光伏陣列的負(fù)載從零變化到無窮大。由上圖可知，電容上的電壓V和充電電流I的關(guān)系也同時(shí)反映了陣列的當(dāng)前電壓和電流關(guān)系。對(duì)電容整個(gè)充電過程的電壓電流進(jìn)行采樣，這些采樣點(diǎn)的組合就構(gòu)成了當(dāng)前環(huán)境條件下的陣列IV特性曲線，知道了I-V的對(duì)應(yīng)關(guān)系，專用軟件就可以計(jì)算出最大功率并繪制成曲線。對(duì)應(yīng)上圖，整個(gè)測(cè)量過程描述如下：首先采樣控制電路發(fā)開關(guān)S2控制信號(hào)去使開關(guān)S2閉合，通過功率電阻R把電容上殘余的電量消耗掉，使電容保持零初時(shí)狀態(tài)。然后，采樣控制電路發(fā)開關(guān)S2控制信號(hào)去使開關(guān)S2斷開，發(fā)開關(guān)S1控制信號(hào)去使開關(guān)S1閉合，同時(shí)控制電壓、電流采樣電路按合適的采樣速度對(duì)電容充電整個(gè)過程的電壓、電流進(jìn)行采樣。Sl剛閉合時(shí)流過電容C的充電電流就是光伏陣列的短路電流I，當(dāng)流過電容C的充電電流為零時(shí)，表示電容充電過程結(jié)束，此時(shí)采樣的電壓就時(shí)光伏陣列的開路電壓V。這種方法只要選取適當(dāng)?shù)碾娙荨㈤_關(guān)管(容量足夠大)，理論上可以測(cè)量任意光伏陣列的特性。
群菱公司根據(jù)IEC62446推薦的試驗(yàn)建議，專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的PV-8150是采用電容充放電檢測(cè)方式，具備測(cè)試速度快、精度高、光伏陣列的特性可以直接以曲線的形式顯示出來、測(cè)試結(jié)果直觀等特點(diǎn)。PV-8150產(chǎn)品根據(jù)電容充放電試驗(yàn)方法所制作的檢測(cè)系統(tǒng)需要有復(fù)雜的自動(dòng)化控制電路，復(fù)雜的工藝結(jié)構(gòu)，對(duì)采樣速度、元器件精度以及數(shù)據(jù)處理器的同步采集速度要求非常高，群菱公司克服了各種技術(shù)困難，成功研制出適用于光伏電站現(xiàn)場(chǎng)專用的大功率便攜式光伏方陣I-V特性分析測(cè)試儀器。
三、 PV-8150產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品型號(hào) PV-8108 PV-8150 PV-8300 PV-8500
測(cè)試功率 1kW-80kW 5kW-150kW 5kW-300kW 5kW-500kW
電 壓 ≤1000Vdc ≤1000Vdc ≤1000Vdc ≤1000Vdc
電 流 ≤160Adc ≤300Adc ≤500Adc ≤800Adc
測(cè)試時(shí)間 ≤20S ≤20S ≤15S ≤10S
產(chǎn)品重量 13KG 18KG 28KG 35KG
產(chǎn)品外觀 450mmx375mmx185mm 725mmx600mmx345mm
四、 PV-8150產(chǎn)品的測(cè)試項(xiàng)目
1. I-V特性：
包括：開路電壓Vo、短路電流Is、最大輸出功率Pm、最大輸出功率下的電壓Vpm、最大輸出功率下電流Ipm、填充因子
2. 太陽(yáng)光輻照度（可選配）。
3. 環(huán)境溫度（可選配）。
光伏陣列I-V特性測(cè)試儀
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