基于太陽(yáng)能旁路二極管的溫升自動(dòng)化測(cè)試裝置概述

楊莎 左興亮

摘 要 由于目前太陽(yáng)能接線盒溫升測(cè)試全部是手工測(cè)試，整個(gè)測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)，需要多次確認(rèn)通電時(shí)間、調(diào)整電源輸出參數(shù)、測(cè)試一致性難以保證、測(cè)試效率低下;另外測(cè)試的溫度有時(shí)候可能偏高或偏低，不在控制范圍，還存在一定的安全隱患。針對(duì)這一問(wèn)題，我們提出了自動(dòng)化測(cè)試裝置。通過(guò)MCU控制器來(lái)控制各個(gè)測(cè)試工序，可以準(zhǔn)確地記錄每一道的測(cè)試環(huán)境和當(dāng)時(shí)的情況，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并改善。

關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能;接線盒;溫升;自動(dòng)化

引言

隨著新能源的推廣，太陽(yáng)能光伏電池接線盒也越來(lái)越普遍的運(yùn)用各個(gè)角落，那么確保接線盒的使用安全，也就成為尤為重要的事情;而目前對(duì)接線盒做溫升測(cè)試實(shí)驗(yàn)確是其中最重要的測(cè)試方法之一。所以它測(cè)試的結(jié)果的準(zhǔn)確性，直接影響了接線盒是否可以使用。

現(xiàn)有的太陽(yáng)能接線盒溫升測(cè)試時(shí)，首先將安捷倫采集儀的測(cè)試探頭通過(guò)膠來(lái)固定到二極管的本體上，接著將接線盒放入恒溫箱升溫至75℃后，采用普通恒流恒壓源對(duì)接線盒提供額定電流，通電1小時(shí)后讀取二極管溫度。之后電流增加到1.25倍額定電流后再通電一小時(shí)，最后確認(rèn)二極管及接線盒的性能。整個(gè)過(guò)程大概需要4個(gè)小時(shí)，非常耗費(fèi)時(shí)間;而且人員不能走開(kāi)，因?yàn)橐S時(shí)觀察曲線是否有掉落現(xiàn)象[1]。

1MCU控制面板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的MCU控制面板，主要是使整個(gè)測(cè)試過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，具體的需求指標(biāo)如下所述。

（1）MCU控制烤箱

通過(guò)MCU控制面板與烤箱連接，主要控制烤箱的兩個(gè)方面：①控制烤箱的溫度;②控制烤箱的開(kāi)關(guān);先將接線盒放置將接線盒放于烤箱中，然后控制器開(kāi)始工作。具體流程：

a. 控制器發(fā)出信號(hào)給繼電器，從而打開(kāi)烤箱;b. 控制器接著發(fā)出信號(hào)給溫度控制器，讓烤箱到達(dá)所設(shè)定的溫度;c.工作結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)給繼電器，讓烤箱停止工作。

（2）MCU控制恒流源

通過(guò)MCU控制面板與恒電源連接，主要控制恒流源的兩個(gè)方面：①控制恒流源的開(kāi)關(guān);②控制恒流源的輸出的電流值;接線盒的工作電流由恒流恒壓源提供。具體流程：a. 當(dāng)烤箱的溫度達(dá)到設(shè)定值的時(shí)候，控制器發(fā)出信號(hào)給繼電器，從而打開(kāi)恒流恒壓源;b. 控制器接著發(fā)出信號(hào)給電流控制器，讓恒流恒壓源到達(dá)所設(shè)定的電流并工作一個(gè)小時(shí);c. 當(dāng)一個(gè)小時(shí)結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)給電流控制器，讓恒流恒壓源到達(dá)所設(shè)定的電流的1.5倍后并工作一個(gè)小時(shí);d. 工作結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)給繼電器，讓恒流恒壓源停止工作。

（3）MCU控制采集儀

通過(guò)MCU控制面板與采集儀連接，主要控制采集儀的兩個(gè)方面：①控制采集儀的采集時(shí)間;②控制采集儀的開(kāi)關(guān);接線盒的溫度數(shù)據(jù)由采集儀提供。具體流程：a.當(dāng)恒流恒壓源開(kāi)始工作時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)給采集儀，通知采集儀開(kāi)始工作;b.控制器接著發(fā)出信號(hào)給溫度控制器，讓恒流恒壓源到達(dá)所設(shè)定的電流并工作一個(gè)小時(shí);c.當(dāng)一個(gè)小時(shí)結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)給電流控制器，讓恒流恒壓源到達(dá)所設(shè)定的電流的1.5倍后并工作一個(gè)小時(shí);d.工作結(jié)束后，控制器發(fā)出信號(hào)給繼電器，讓恒流恒壓源停止工作[2]。

（4）MCU報(bào)警

通過(guò)MCU控制面板與蜂鳴器、發(fā)光二極管和感溫器連接，當(dāng)曲線異常、溫度異常時(shí)，及時(shí)通知停止工作，并蜂鳴器發(fā)出聲音（10秒）發(fā)光二極管變成紅燈。

2MCU控制面板的運(yùn)行方式

2.1 運(yùn)行過(guò)程

首先將熱電偶線固定在待測(cè)接線盒內(nèi)的二極管上，并放入恒溫箱，打開(kāi)控制器及其他設(shè)備電源。通過(guò)數(shù)字鍵盤設(shè)置測(cè)試條件，主要有幾個(gè)方面：①待測(cè)接線盒的環(huán)境溫度（即恒溫箱的設(shè)定溫度）、測(cè)試電壓電流（即大功率測(cè)試電源的輸出電壓電流）、測(cè)試模式（根據(jù)測(cè)試要求的不同，選擇不同的計(jì)時(shí)方式。第一種模式是限定待測(cè)接線盒通電測(cè)試時(shí)長(zhǎng);第二種模式是限定待測(cè)接線盒通電測(cè)試后，盒內(nèi)二極管保持溫度平衡的時(shí)長(zhǎng);第三種模式是既控制通電的時(shí)長(zhǎng)，也控制溫度平衡的時(shí)長(zhǎng)）。條件輸入時(shí)如果超過(guò)設(shè)備的額定工作范圍，將無(wú)法輸入。條件輸入完成后，按數(shù)字鍵盤上的開(kāi)始鍵開(kāi)始工作[3]。首先控制器將設(shè)定的溫度發(fā)送給恒溫箱，使其開(kāi)始工作。同時(shí)控制器實(shí)時(shí)采集溫度采集單元采集到的待測(cè)接線盒內(nèi)二極管的溫度及恒溫箱內(nèi)溫度，并將結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送給顯示器以顯示當(dāng)前溫度。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度和待測(cè)接線盒內(nèi)二極管溫度達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，控制器將測(cè)試電壓和電流參數(shù)發(fā)送給大功率測(cè)試電源，并使其工作，給待測(cè)接線盒提供測(cè)試電壓電流?？刂破鞔藭r(shí)會(huì)根據(jù)設(shè)置測(cè)試條件時(shí)選擇的測(cè)試模式適時(shí)開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能，并將時(shí)間實(shí)時(shí)發(fā)送給顯示器顯示出來(lái)。當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)時(shí)，控制器會(huì)根據(jù)測(cè)試設(shè)置，發(fā)送參數(shù)給大功率測(cè)試電源調(diào)節(jié)其輸出電流，并再次根據(jù)設(shè)置測(cè)試條件時(shí)選擇的測(cè)試模式適時(shí)開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能。再次達(dá)到設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)后，控制器控制大功率測(cè)試電源關(guān)閉輸出，關(guān)閉恒溫箱，停止測(cè)試，LED指示燈長(zhǎng)亮，顯示器顯示測(cè)試時(shí)長(zhǎng)，最終溫度。測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)采集到的溫度異常時(shí)LED指示燈閃爍，且蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警，控制器自動(dòng)控制大功率測(cè)試電源和恒溫箱停止工作[4]。

3結(jié)束語(yǔ)

本文利用MCU協(xié)調(diào)控制各個(gè)設(shè)備的工作條件以及時(shí)間，并通過(guò)實(shí)時(shí)通訊采集測(cè)試結(jié)果。預(yù)先在控制單元設(shè)置測(cè)試所需溫度，時(shí)間，以及電源需要輸出的電壓/電流等參數(shù)。設(shè)置完成后當(dāng)控制單元接收到開(kāi)始測(cè)試指令后，控制單元發(fā)出指令，打開(kāi)恒溫箱并將預(yù)設(shè)溫度傳遞給恒溫箱?？刂茊卧獙?shí)時(shí)監(jiān)控恒溫箱內(nèi)溫度，放置于恒溫箱內(nèi)的接線盒溫度以及待測(cè)試的每顆旁路二極管溫度，當(dāng)二極箱內(nèi)溫度以及二極管溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，控制單元發(fā)出指令控制電源按照預(yù)設(shè)的參數(shù)提供輸出，并按照預(yù)設(shè)的測(cè)試時(shí)間測(cè)試。當(dāng)測(cè)試完成后，自動(dòng)關(guān)閉電源輸出，并將測(cè)試結(jié)果傳回主機(jī)。測(cè)試過(guò)程中如果出現(xiàn)溫度異常高或低的現(xiàn)象，自動(dòng)終止測(cè)試，并發(fā)出警報(bào)。

參考文獻(xiàn)

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[3] （德）克勞特（Krauter，S）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：59.

[4] 朱華.太陽(yáng)能組件的旁路二極管導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)研究[D].常州：常州工學(xué)院，2014.