【正文】 經(jīng)分析可以知道，本文中太陽能電池測試系統(tǒng)的 DSP 控。DSP 控制軟件的結(jié)構(gòu)如圖 45 所示。 太陽能電池測試電路軟件方案的設(shè)計DSP 在太陽能光伏電池測試系統(tǒng)中主要被用來進(jìn)行控制。對 FLASH 地址進(jìn)行譯碼。由于需要存在大量的工藝步驟和采集到的電壓電流參數(shù)，因此選擇 4M 的 FLASH 芯片作存儲。 FLASH 電路。串口通訊電路。A/D 轉(zhuǎn)換電路。D/A 轉(zhuǎn)換電路。DSP 是整個測試系統(tǒng)的控制和管理中心，它主要負(fù)責(zé)按上位機(jī)發(fā)來的放電步驟控制功率 MOSFET 的放電過程，并將采集到的參數(shù)發(fā)回上位機(jī)處理。此外，這一電路還應(yīng)該具有極高的輸入阻抗來保證測量的準(zhǔn)確。信號調(diào)理電路。電流檢測電路。電壓檢測電路。圖 44 太陽能電池的硬件測試設(shè)計方案框圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 硬件模塊功能介紹太陽能電池測試電路的硬件設(shè)計方案框圖如圖 44 所示，各部分的作用和功能如下：驅(qū)動電路。為了簡化設(shè)計，降低成本，所以決定采用如圖 44 所示的太陽能電池的硬件測試設(shè)計方案框圖。本測試系統(tǒng)采用了 TM500A 小型太陽模擬器（） ，它是一個以 500W 短弧氙燈為光源的通用準(zhǔn)直型太陽模擬器（圖 43） 。在了解了要選用的模擬光源后，我們最終選擇了短弧氙燈（高壓純凈氙氣中放電發(fā)光的短弧燈） 。因此，它可以用來作為實驗測試中的太陽光模擬中的光源。也使得我們能在不改變光譜分布的條件下控制光強(qiáng)。如圖 42 所示，以曲線 1 為標(biāo)準(zhǔn)，曲線 2 是氙燈功率增加 25％后測得的光譜特性；曲線 3 是氙燈功率減少 25％后測得的光譜特性，可以看出，雖然光譜特性曲線的位置發(fā)生了變化，但其形狀基本是一致的。在紅外區(qū)，氙燈在 ～ 的范圍內(nèi)有許多強(qiáng)烈的 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24線光譜，如果濾掉了這些線光譜，則氙燈就與太陽光的光譜特性大體相同了。表 41 中：△W——與太陽光相比的差額；∑△W——表示差額絕對值之和；從氙燈的全光譜特性來看，氙燈與太陽光也比較接近。表 41 氙燈及其他光源與太陽光比較輻射能量平均值(%)太陽光氙光 熒光燈(自然光等)白熾燈(500W)波長（um）顏色W W △W W △W W △W～ 紫 ～ 蘭 ～ 綠 ～ 黃 ～ 橙 ～ 紅 ∑△W 氙燈在可見光區(qū)域的光譜特性與太陽光幾乎接近，這是氙燈光譜特性好的主要優(yōu)點(diǎn)。僅在 450nm 和 700nm 左右，有譜線群。所以脈沖燈的光譜是以其連續(xù)譜為特征的。高氣壓惰性氣體放電時，原子被激發(fā)到很高的能級并大量電離，形成高溫高壓等離子體。脈沖氙燈經(jīng)過光譜測試系統(tǒng)的測試，其模擬太陽光的性能較好。理論上脈沖氙燈有較高的色 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23溫，可見光波段與太陽光匹配較好，雖然近紅外部分往往有較強(qiáng)的線譜，但其所占能量比例不大。為了模擬光源，我們必須找到一個類似于太陽點(diǎn)光源的替代光源，而氙燈正是這一理想的替代品。硬件電路部分需要有一套功能齊全的測試電路和一些其他的電路模塊來實現(xiàn)與計算機(jī)的通訊，從而來控制測試電路模式的轉(zhuǎn)換并將檢測結(jié)果精確的顯示出來，其中的控制功能要通過一定的控制軟件實現(xiàn)。測試電路采用 DSP 作為下位機(jī)，一方面對測試電路的工作模式進(jìn)行程控，另一方面通過與上位機(jī)進(jìn)行通訊，獲得測試電路運(yùn)行的工序步驟，同時將采集到的被測的太陽能電池的各項電參數(shù)傳回給上位機(jī)進(jìn)行顯示和儲存。太陽能電池測試系統(tǒng)由光源部分，測試部分和計算機(jī)測試控制與處理部分組成。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 224 太陽能光伏電池測試電路的方案設(shè)計 太陽能電池測試系統(tǒng)框圖太陽能電池測試系統(tǒng)是一種完成太陽光模擬、對太陽能電池和組件進(jìn)行測試的一套系統(tǒng)。+Rf 1VC CT1T2T3R* IRLRf 2R1R2U*圖 38 精密壓控恒流源電路原理圖經(jīng)分析，恒流源的輸出電流只與 U*和 R*有關(guān)，改變控制電壓 U*的大小即可控制輸出電流的大小。由集成運(yùn)放、T1～T3 組成的復(fù)合管、負(fù)反饋電阻 Rf1組成同相放大器。因而在負(fù)反饋恒流源電路中，用集成運(yùn)放作比較器，則其各項性能指標(biāo)可顯著提高，電路如圖 38 所示。根據(jù)測試的需要，用集成運(yùn)放與復(fù)合管等組成了 0～3A 連續(xù)可調(diào)的壓控恒流源電路。四線測試法用一對電流線和一對電壓線將驅(qū)動電流回路和感應(yīng)電壓回路分開，減低了二者之間的影響和導(dǎo)線電阻引入的誤差，使測量精度有一定的提高。光照A被測電池電壓表電流表V電子負(fù)載（ 恒流源 ）圖 37 采用四線法及恒流源作電子負(fù)載測試電池 IV 曲線原理恒流源通過電流線給被測電池通入一定大小的電流，再經(jīng)電壓線測出對應(yīng)該電流的電池兩端的電壓值。圖 36 補(bǔ)償法測得的太陽能電池 IV 特性曲線 四線法測試太陽電池負(fù)載特性為了解決導(dǎo)線電阻和夾具的接觸電阻對測量精度的影響，我們繼續(xù)沿用太陽能電池測試標(biāo)準(zhǔn)的四線測試法，從被測件的端點(diǎn)單獨(dú)引出電壓線和電流線。通過利用圖 35 中虛線框中的部分， 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20實現(xiàn)改變 PN 結(jié)偏壓，既根據(jù)補(bǔ)償法，測得了完整的負(fù)載特性，也全面測得了電池的IV 特性，補(bǔ)償法測得的 IV 特性，如圖 36 所示。若 Vab再進(jìn)一步變負(fù)，使得 PN 結(jié)負(fù)偏了，這時 IV 特性曲線相當(dāng)進(jìn)入了第二象限。這時 VAVB，以至于電池支路里加進(jìn)一個由零開始的逐漸降低的負(fù)偏壓 V，使得電池 PN 結(jié)的實際偏壓逐漸減少，I F也隨之減小，于是流經(jīng)取樣電阻 RS的光電流逐漸增加。此時，相當(dāng)于 IV 曲線進(jìn)入第四象限。當(dāng)由中點(diǎn) 0 向 A 滑動時，V AVB，這樣電池支路里就加進(jìn)了一個有零開始的逐漸增加的正向偏壓，隨著離開平衡點(diǎn) 0 的距離的增大，二極管的正向電流也隨之增大，并可使流過 PN 結(jié)的電流略大于光生電流，即 IFIL。因為太陽電池開路時，全部光生電流都通過 PN 結(jié)，相當(dāng)于二極管導(dǎo)通。由于可以產(chǎn)生負(fù)值電壓，也避免了直接法中因取樣電阻 RS所帶來的誤差。圖 35 中的虛線所圍繞的部分，可通過對電位器的調(diào)節(jié)，在 a、b 兩端產(chǎn)生一個從負(fù)值變化到 0，再從 0 變化到正值的直流偏壓 Vab。由可變電位器的動點(diǎn)和兩固定電阻 r 引出的導(dǎo)線，與太陽電池、取樣電阻一起構(gòu)成了類似惠斯通電橋的橋路。補(bǔ)償法測試的線路示意圖，如圖 35 所示。因此，我們設(shè)計的太陽電池測試采用補(bǔ)償電路，來避免這樣的缺點(diǎn)的出現(xiàn)。此時，我們所測得的負(fù)載曲線，如圖 34(b)所示，不能和電流密度軸相交，亦不能和電壓軸相交。圖 33 理想太陽能電池（a)直接法電路 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18(b)直接法測得的負(fù)載特性曲線圖 34 直接法測負(fù)載特性直接法測負(fù)載特性就是依據(jù)上面的原理，將負(fù)載 R 變?yōu)橐粋€可變 RL，以得到從0→∞變化的負(fù)載，從而得到其負(fù)載特性曲線，如圖 34(a)所示。這是因為光照一定，電池光電流 IL一定，如將負(fù)載變化所造成的 PN 結(jié)偏壓變化，改為直接改變 PN 結(jié)偏壓，從而促成二極管正向電流 IF及負(fù)載電流 I 的變化，其結(jié)果是等效的。流過二極管的正向電流為 IF，流經(jīng)負(fù)載的電流為 (37)LI??而 (38)??exp1FOqVIAKT??????式(38)中 Io是二極管的反向飽和電流，V 是負(fù)載電阻 R 兩端的電壓，同時它又是理想電池二極管的正向電壓；A 是 PN 結(jié)的質(zhì)量因子，與溫度無關(guān)，理想情況下 A=1。本文中，主要討論光照條件下太陽電池負(fù)載特性等的測量。在一定太陽光（或模擬陽光）照射下，這條曲線完全由電池的 PN 特性和電阻分散參數(shù)來確定。 太陽能電池伏安特性測試原理 概述伏安曲線是太陽電池最主要的參數(shù)。P in為單位面積的入射光功率。 (36)scinomtittinFIVPIAAP????其中 At為太陽電池總面積（包括柵線圖形面積） 。(5)太 陽 電 池 效 率 η 。(4)并 聯(lián) 電 阻 RSh 與 串 聯(lián) 電 阻 RS (34)10scsVIdId???????????????因 此 只 要 測 量 出 在 V→ 0 附 近 的 IV 曲 線 的 斜 率 ， 就 可 以 由 式 (34)求出 RSh 的 值 。在圖 32 中所表示的就是四邊形 OIMMV 與四邊形 ISCAVOCO 面積之比。(3)填充因子 FF。按照步長取相應(yīng)的 I、V 值，求得每一點(diǎn)的 P（P=IV） ，組成一個功率 P 的數(shù)組，然后直接取其中的最大值就是 PM。從圖 32 可知測量得到的曲線與 IV 兩軸的交點(diǎn)，即開路電壓 VOC、短路電流 ISC。各參數(shù)具體分別表述如下。若改變負(fù)載電阻 RL到達(dá)某一個特定值 RM，此時在曲線上得到一個點(diǎn)M，對應(yīng)工作電流與工作電壓之積最大（P M =IMVM） ，我們就稱這點(diǎn) M 為該太陽電池的最大功率功率。圖 31 PN 結(jié)太陽電池的交流等效電路由等效電路可得，當(dāng)流入負(fù)載 RL的電流為 I，負(fù)載端壓為 V 時， (31)??1L qvsLAKTFshohRIIIe?????????? (32)LV當(dāng)負(fù)載 RL從 0 變化到無窮的時候，就可以根據(jù)式(31)、(32)畫出太陽能電池的負(fù)載特性曲線（伏安特性曲線） ，如圖 32 所示。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 143 太陽能電池的測試原理 太陽能電池測試相關(guān)參數(shù)概述當(dāng)受到光照的太陽電池接上負(fù)載時，光生電流流經(jīng)負(fù)載，并在負(fù)載兩端產(chǎn)生端壓，這時可以使用一個等效電路來描述太陽電池的工作情況。深圳國際園林花卉博覽園 1MWp 并網(wǎng)光伏電站建成后，成為目前亞洲和中國總?cè)萘康谝坏牟⒕W(wǎng)光伏電站，同時，也是世界上為數(shù)不多的兆瓦級大型太陽能光伏電站之一。我國的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)起步較晚，與上述國家相比，還有一段很大的差距。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13圖 210 戶用光伏系統(tǒng)示意圖并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，是未來太陽能光伏發(fā)電的趨勢，光伏系統(tǒng)步入大規(guī)模發(fā)電階段，意味著現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本的變化，是人類社會利用能源的一場革命。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度考慮，還可采用與風(fēng)力發(fā)電、柴油機(jī)發(fā)電互補(bǔ)方式點(diǎn)。如對供電能力和穩(wěn)定性要求較高，同時對供電功率要求較大的孤立戶用系統(tǒng)，一般需要在直流母線上掛有蓄電池來穩(wěn)定供電電壓，同時兼作晚間和陰雨天氣期間的供電。白天，發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池進(jìn)行充電；晚間，發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池所儲存的電能進(jìn)行逆變放電，實現(xiàn)對住戶負(fù)載的供電。綜合使用柴油發(fā)電機(jī)和光伏陣列的混合供電系統(tǒng)和單一能源的獨(dú)立系統(tǒng)相比就可以提供不依賴于天氣的能源點(diǎn)。使用混合供電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)。圖 29 為光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。這種系統(tǒng)通常能夠并行使用市電和太陽能光伏組件陣列作為本地交流負(fù)載的電源，降低了整個系統(tǒng)的負(fù)載缺電率，而且并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用點(diǎn)。但是系統(tǒng)中需要專用的并網(wǎng)逆變器，以保證輸出的電力滿足電網(wǎng)電力對電壓，頻率等指標(biāo)的要求。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒有產(chǎn)生電能或者產(chǎn)生的電能不能滿足負(fù)載需求時就由電網(wǎng)供電。圖 28 為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成框圖點(diǎn)。 CU （ V ）P（W）圖 27 不同溫度下的 PV 特性曲線 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類一般我們將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)及混合供電系統(tǒng)。 C5 0 176。0 2 0 4 0 6 0 8 001 02 03 04 05 06 07 08 00 176。由公式 可知其效率隨著溫度的上升而下降，ospMP??即光伏電池轉(zhuǎn)換率具有負(fù)的溫度系數(shù)。 C7 5 176。 C2 5 176。而這個結(jié)論就為提高轉(zhuǎn)換效率提供了一種途徑；可以通過加裝聚光器來加強(qiáng)光照強(qiáng)度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發(fā)電的成本。電流 （ A ）電壓 （ V ）圖 25 不同光強(qiáng)下的光伏電池的光照 IV 曲線所以，在溫度恒定的情況下，電池的轉(zhuǎn)換效率會隨光強(qiáng)的增加而增加。光伏電池隨光強(qiáng)變化的電池特性如圖 25 所示：00 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7123456781 0 0 0 W / m 178。在實驗中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)早晨光線不強(qiáng)和中午烈日當(dāng)空時，所測量