CN109254213A - 一种智能组件的电性能检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能组件的电性能检测装置和方法，通过电子负载与智能组件的输出端相连，使得其电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前，能够代替光伏组件为智能组件的智能接线盒供电，确保智能接线盒中的开关提前闭合，进而扫描得到完整的曲线；因此，无需现有技术中短路智能接线盒开关而带来的对于智能接线盒的拆卸和安装工作，避免了操作繁琐的问题。

Description

一种智能组件的电性能检测装置和方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种智能组件的电性能检测装置和方法。

背景技术

光伏发电技术作为一种可再生能源发电技术，在国内外得到广泛应用；由于串联的光伏阵列具有很高的电压，为了提高光伏***安全，通常在光伏组件上集成有具备关断功能的智能接线盒，使其成为智能组件。如图1所示，该智能接线盒中主要包含采样模块、从光伏组件取电的电源、控制器、驱动模块及至少一个与光伏组件串联的开关K1。当正常工作时，控制器通过驱动模块控制开关K1导通，光伏组件可以输出电能；当需要关断时，控制器通过驱动模块控制该开关K1断开，使光伏组件的对外输出电压为0，从而实现安全保护的功能。

由于智能组件与常规组件一样，在出厂前都需要进行电性能检测，也即在给光伏组件打光的同时在其输出端接一个电子负载进行IV扫描，如图2所示；具体的检测原理是：将电子负载的阻值在无穷大和零之间逐渐变化，从而实现在开路和短路之间对于光伏组件输出的扫描；记录下扫描过程中每个点的电压和电流，以在上位机上描绘出对应曲线。检测过程中，需要开关K1处于闭合状态，否则无法形成电流回路；但是开关K1从初始断开状态到闭合状态需要给驱动模块供电，这个初始上电过程需要花费几十毫秒；然而光伏组件打光和电子负载扫描的过程却只有十几毫秒，也就是说，在电子负载扫描的整个过程中，开关K1并不是全程都是闭合的，导致扫描出来的曲线不完整。

因此，现有技术中通常将智能接线盒制作成可拆卸式的，在需要做IV扫描时，拆卸其印刷电路板，用一个短路块来短接图2中的开关K1。待检测完成之后，再把短路块拿开、安装好智能接线盒，准备出厂使用。然而，此方案对于产线工人来说操作繁琐，很容易遗忘短路块，导致智能接线盒功能失效。

发明内容

本发明提供一种智能组件的电性能检测装置和方法，以解决现有技术中操作繁琐的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种智能组件的电性能检测装置，通过电子负载与智能组件的输出端相连；

所述智能组件的电性能检测装置包括：电源模块；

所述电源模块用于在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电。

优选的，所述智能组件的电性能检测装置还包括：采样模块、控制器及可控开关；其中：

所述采样模块用于检测智能组件的输出电压并转发至所述控制器；

所述控制器用于接收所述电源模块的供电，并根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程，若判断智能组件进入IV扫描过程，则控制所述可控开关动作，以断开所述电源模块对所述智能接线盒供电的回路连接。

优选的，所述控制器用于根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程时，具体用于：

判断所述输出电压是否大于预设阈值；

若所述输出电压大于所述预设阈值，则判定智能组件进入IV扫描过程。

优选的，还包括：防反模块；

所述防反模块用于在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至所述电源模块。

优选的，所述防反模块、所述电源模块及所述可控开关串联连接成第一支路，所述第一支路与所述电子负载并联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器用于控制所述可控开关动作时，具体用于：控制所述可控开关由上电时的闭合状态转变为断开状态。

优选的，所述防反模块与所述电源模块串联连接成第二支路，所述第二支路与所述可控开关并联连接成第三支路，所述第三支路与所述电子负载串联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器用于控制所述可控开关动作时，具体用于：控制所述可控开关由上电时的断开状态转变为闭合状态。

优选的，所述电源模块为直流稳压源或者开关电源。

优选的，所述防反模块为限流电阻或者二极管；所述二极管的导通方向为所述电源模块向智能组件输出电能的方向。

一种智能组件的电性能检测方法，应用于智能组件的电性能检测装置；

所述智能组件的电性能检测装置通过电子负载与智能组件的输出端相连，且所述智能组件的电性能检测装置包括：电源模块；

所述智能组件的电性能检测方法包括：

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电。

优选的，所述智能组件的电性能检测装置还包括：采样模块、控制器及可控开关；

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电的同时，还包括：

所述电源模块为所述控制器供电；

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电之后，还包括：

所述采样模块检测智能组件的输出电压并转发至所述控制器；

所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程；

若判断智能组件进入IV扫描过程，则所述控制器控制所述可控开关动作，以断开所述电源模块对所述智能接线盒供电的回路连接。

优选的，所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程，包括：

所述控制器判断所述输出电压是否大于预设阈值；

若所述输出电压大于所述预设阈值，则所述控制器判定智能组件进入IV扫描过程。

优选的，所述智能组件的电性能检测装置还包括：防反模块；

所述智能组件的电性能检测方法，在所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程之后，还包括：在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至所述电源模块。

优选的，所述防反模块、所述电源模块及所述可控开关串联连接成第一支路，所述第一支路与所述电子负载并联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器控制所述可控开关动作，包括：所述控制器控制所述可控开关由上电时的闭合状态转变为断开状态。

优选的，所述防反模块与所述电源模块串联连接成第二支路，所述第二支路与所述可控开关并联连接成第三支路，所述第三支路与所述电子负载串联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器控制所述可控开关动作，包括：所述控制器控制所述可控开关由上电时的断开状态转变为闭合状态。

本发明提供的智能组件的电性能检测装置，通过电子负载与智能组件的输出端相连，使得其电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前，能够代替光伏组件为智能组件的智能接线盒供电，确保智能接线盒中的开关提前闭合，进而扫描得到完整的曲线；因此，无需现有技术中短路智能接线盒开关而带来的对于智能接线盒的拆卸和安装工作，避免了操作繁琐的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的智能接线盒的结构示意图；

图2是现有技术提供的智能组件进行电性能检测时的器件连接关系示意图；

图3a和图3b是本发明实施例提供的智能组件进行电性能检测时的一种器件连接关系示意图；

图4a和图4b是本发明实施例提供的智能组件进行电性能检测时的另外一种器件连接关系示意图；

图5和图6是本发明另一实施例提供的信号波形示意图；

图7是本发明另一实施例提供的智能组件的电性能检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种智能组件的电性能检测装置，以解决现有技术中操作繁琐的问题。

具体的，请参见图3a和图4a，智能组件中集成设置有光伏组件和智能接线盒，智能接线盒中包括：采样模块201、从光伏组件取电的电源202、控制器203、驱动模块204及至少一个与光伏组件串联的开关K1。

为了实现对于智能组件的电性能检测，需要将本实施例提供的该智能组件的电性能检测装置，通过电子负载R1与待检测智能组件的输出端连接起来；具体实际应用中，可以通过拔插该电性能检测装置的接头以及更换待检测智能组件，来实现对于多个智能组件的分别检测，无需对智能接线盒中的电路做改变、简易方便，且不会额外增加智能组件的成本。

如图3a和图4a所示，该智能组件的电性能检测装置包括：电源模块101、采样模块102、控制器103及可控开关K2。

电源模块101可以为直流稳压源或者开关电源，但并不仅限于此，只要能够在智能组件进入IV扫描过程之前能够为该智能组件的智能接线盒供电即可，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。另外，该电源模块101还需要为该电性能检测装置供电，主要是为控制器103供电，以确保控制器103能够正常工作。

电源模块101为智能接线盒供电之后，智能接线盒中的控制器203得电，进而能够通过驱动模块204控制开关K1闭合，使光伏组件具备正常输出的回路；一旦开始进行IV扫描，在向光伏组件打光之后，光伏组件即可输出相应的电能。实际应用中，IV扫描的环境条件为温度25摄氏度，可以上下浮动2摄氏度，辐照度1000W/m2，光谱分布AM1.5。

采样模块102可以是直接采样，也可以是隔离采样，此处也不做具体限定，只要能够检测智能组件的输出电压并将其转发至控制器103即可，均在本申请的保护范围内。

控制器103做为整个电性能检测装置的核心，负责控制可控开关K2闭合和断开的时序，实际应用中可控开关K2可以为晶体管或者继电器，并且根据可控开关K2的具体选择，可能还会为其设置驱动模块，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

为了使连接的智能组件能够实现电性能检测，控制器103在接收到电源模块101的供电之后，其具体的工作原理为：实现根据采样模块102输出的智能组件的输出电压，判断智能组件是否进入IV扫描过程；若判断智能组件进入IV扫描过程，则为了确保该电性能检测装置不会受到影响，此时需要控制可控开关K2动作、改变可控开关K2在上电时的初始状态，从而断开电源模块101对智能接线盒供电的回路连接。而在断开电源模块101对智能接线盒的供电之后，由于智能接线盒中的驱动模块204已经储存了电能、能够维持开关K1闭合一段时间，给后续的IV扫描提供了输出回路，从而能够得到光伏组件的最大开路电压Voc、最大短路电流Isc、最大功率Pmax和IV扫描曲线。

综上，本实施例提供的该智能组件的电性能检测装置，通过电子负载R1与智能组件的输出端相连，使得其电源模块101在智能组件进入IV扫描过程之前，能够代替光伏组件为智能组件的智能接线盒供电，确保智能接线盒中的开关提前闭合，进而扫描得到完整的曲线；因此，无需现有技术中短路智能接线盒开关而带来的对于智能接线盒的拆卸和安装工作，避免了操作繁琐的问题；然后在判断智能组件进入IV扫描过程之后，通过控制器103控制可控开关K2动作，断开电源模块101对智能接线盒供电的回路连接，进而使该电性能检测装置不会受到影响。

本发明另一实施例还提供了一种具体的智能组件的电性能检测装置，在上述实施例及图3a和图4a的基础之上，优选的，控制器103根据输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程时，具体可以通过：

判断输出电压是否大于预设阈值；

若输出电压大于预设阈值，则判定智能组件进入IV扫描过程。

该IV扫描过程可以是从开路到短路的扫描过程，也可以是从短路到开路的扫描过程，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

以电源模块101的输出电压是20V、光伏组件的开路电压是45V为例进行说明，当通过接头的***，将该电性能检测装置及电子负载R1均连接至智能组件的输出端时，首先电源模块101将会输出20V电压至智能组件的输出端，进而使控制器203得电、能够通过驱动模块204控制开关K1闭合。当开始对智能组件进行IV扫描时，光伏组件受到光照、通过开关K1输出电能至智能组件的输出端，此时智能组件输出端的电压将会变成45V，超过预设阈值，控制器103将能够由此而确定智能组件已经进入IV扫描过程。

另外，为了确保光伏组件的45V开路电压反灌向输出电压20V的电源模块101，该电性能检测装置还应当包括：防反模块104，如图3a和图4a所示。

实际应用中，该防反模块104可以是限流电阻(如图4b中的R2，其阻值可以为20欧姆)和二极管(如图3b中的D1)，二极管的导通方向为电源模块101向智能组件输出电能的方向；并不仅限于这两种形式，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

该防反模块104用于在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至电源模块101。由于该防反模块104的存在，即使因为采样延时导致可控开关K2断开不及时，也不至于使光伏组件的输出电压反灌向电源模块101。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了另外两种具体形式的智能组件的电性能检测装置，即与电子负载R1并联的形式(如图3a和图3b所示)，以及，与电子负载R1串联的形式(如图4a和图4b所示)。

请参见图3a和图3b，其防反模块104、电源模块101及可控开关K2串联连接成第一支路，第一支路与电子负载R1并联连接于智能组件的输出端正负极之间；这种形式下，控制器103在控制可控开关K2动作时，具体是：控制可控开关K2由上电时的闭合状态转变为断开状态。

对于图3a和图3b，以电源模块101的输出电压是20V、光伏组件的开路电压是45V为例进行说明，当通过接头的***，将该电性能检测装置及电子负载R1并联连接至智能组件的输出端(如图3b中的A点和B点所示)时，t0时刻电源模块101将会输出20V电压至控制器103，控制器103上电后将控制可控开关K2闭合；可控开关K2闭合后，电源模块101能够输出20V电压至智能组件的输出端，进而使得控制器203得电，开关K1在t1至t2期间经过上电初始化大约40mS之后闭合；此时电子负载R1两端的电压为20V。当开始对智能组件进行IV扫描时，t3时刻光伏组件受到光照、通过开关K1输出电能至智能组件的输出端，此时电子负载R1两端和智能组件输出端的电压将会变成45V，由采样模块102检测到后，控制器103判断其超过预设阈值，进而控制可控开关K2断开，切断智能组件输出端与电源模块101之间的连接。智能接线盒内部的开关K1因为前期储存了一定能量可以维持闭合状态十几毫秒，给后续的IV扫描提供了由电子负载R1和开关K1组成的输出回路；若t3至t4期间从开路扫到短路进行IV扫描，则具体的信号波形如图5所示。

请参见图4a和图4b，其防反模块104与电源模块101串联连接成第二支路，第二支路与可控开关K2并联连接成第三支路，第三支路与电子负载R1串联连接于智能组件的输出端正负极之间；这种形式下，控制器103在控制可控开关K2动作时，具体是：控制可控开关K2由上电时的断开状态转变为闭合状态。

对于图4a和图4b，以电源模块101的输出电压是20V、光伏组件的开路电压是45V为例进行说明，当通过接头的***，将该电性能检测装置及电子负载R1串联连接至智能组件的输出端(如图4b中的A点和B点所示)时，t0时刻电源模块101将会输出20V电压至控制器103，控制器103上电后将控制可控开关K2断开；可控开关K2断开后，电源模块101能够输出20V电压通过限流电阻R2和电子负载R1加至智能组件的输出端，进而使得控制器203得电，开关K1在t0至t1期间经过上电初始化大约40mS之后闭合；此时智能组件的输出端的电压(图4b中AB两点之间的电压)为20V，电子负载R1两端的电压(图4b中AC两点之间的电压)为0V。当开始对智能组件进行IV扫描时，t2时刻光伏组件受到光照、通过开关K1输出电能至智能组件的输出端，此时智能组件输出端的电压将会变成45V，由采样模块102检测到后，控制器103判断其超过预设阈值，进而控制可控开关K2闭合，将电源模块101旁路。智能接线盒内部的开关K1因为前期储存了一定能量可以维持闭合状态十几毫秒，给后续的IV扫描提供了由电子负载R1、可控开关K2和开关K1组成的输出回路；若t2至t3期间从开路扫到短路进行IV扫描，则具体的信号波形如图6所示。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种智能组件的电性能检测方法，应用于图3a至图4b所示的电性能检测装置；该智能组件的电性能检测装置通过电子负载R1与智能组件的输出端相连，且智能组件的电性能检测装置包括：电源模块101、采样模块102、控制器103及可控开关K2。

如图7所示，该智能组件的电性能检测方法包括：

S101、电源模块为控制器供电，并在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电；

S102、采样模块检测智能组件的输出电压并转发至控制器；

S103、控制器根据输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程；

若判断智能组件进入IV扫描过程，则执行步骤S104；

S104、控制器控制可控开关动作，以断开电源模块对智能接线盒供电的回路连接。

优选的，如图7所示，步骤S103包括：

S301、控制器判断输出电压是否大于预设阈值；

若输出电压大于预设阈值，则执行步骤S302；

S302、控制器判定智能组件进入IV扫描过程。

优选的，智能组件的电性能检测装置还包括：防反模块；

所述智能组件的电性能检测方法，在步骤S103之后，还包括：在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至电源模块。

若防反模块、电源模块及可控开关串联连接成第一支路，第一支路与电子负载并联连接于智能组件的输出端正负极之间；则步骤S104中的控制器控制可控开关动作，包括：控制器控制可控开关由上电时的闭合状态转变为断开状态；

若防反模块与电源模块串联连接成第二支路，第二支路与可控开关并联连接成第三支路，第三支路与电子负载串联连接于智能组件的输出端正负极之间；则步骤S104中的控制器控制可控开关动作，包括：控制器控制可控开关由上电时的断开状态转变为闭合状态。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种智能组件的电性能检测装置，其特征在于，通过电子负载与智能组件的输出端相连；

所述智能组件的电性能检测装置包括：电源模块；

所述电源模块用于在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电。

2.根据权利要求1所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述智能组件的电性能检测装置还包括：采样模块、控制器及可控开关；其中：

所述采样模块用于检测智能组件的输出电压并转发至所述控制器；

所述控制器用于接收所述电源模块的供电，并根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程，若判断智能组件进入IV扫描过程，则控制所述可控开关动作，以断开所述电源模块对所述智能接线盒供电的回路连接。

3.根据权利要求2所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程时，具体用于：

判断所述输出电压是否大于预设阈值；

若所述输出电压大于所述预设阈值，则判定智能组件进入IV扫描过程。

4.根据权利要求2或3所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，还包括：防反模块；

所述防反模块用于在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至所述电源模块。

5.根据权利要求4所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述防反模块、所述电源模块及所述可控开关串联连接成第一支路，所述第一支路与所述电子负载并联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器用于控制所述可控开关动作时，具体用于：控制所述可控开关由上电时的闭合状态转变为断开状态。

6.根据权利要求4所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述防反模块与所述电源模块串联连接成第二支路，所述第二支路与所述可控开关并联连接成第三支路，所述第三支路与所述电子负载串联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器用于控制所述可控开关动作时，具体用于：控制所述可控开关由上电时的断开状态转变为闭合状态。

7.根据权利要求1所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述电源模块为直流稳压源或者开关电源。

8.根据权利要求4所述的智能组件的电性能检测装置，其特征在于，所述防反模块为限流电阻或者二极管；所述二极管的导通方向为所述电源模块向智能组件输出电能的方向。

9.一种智能组件的电性能检测方法，其特征在于，应用于智能组件的电性能检测装置；

所述智能组件的电性能检测装置通过电子负载与智能组件的输出端相连，且所述智能组件的电性能检测装置包括：电源模块；

所述智能组件的电性能检测方法包括：

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电。

10.根据权利要求9所述的智能组件的电性能检测方法，其特征在于，所述智能组件的电性能检测装置还包括：采样模块、控制器及可控开关；

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电的同时，还包括：

所述电源模块为所述控制器供电；

所述电源模块在智能组件进入IV扫描过程之前为智能组件的智能接线盒供电之后，还包括：

所述采样模块检测智能组件的输出电压并转发至所述控制器；

所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程；

若判断智能组件进入IV扫描过程，则所述控制器控制所述可控开关动作，以断开所述电源模块对所述智能接线盒供电的回路连接。

11.根据权利要求10所述的智能组件的电性能检测方法，其特征在于，所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程，包括：

所述控制器判断所述输出电压是否大于预设阈值；

若所述输出电压大于所述预设阈值，则所述控制器判定智能组件进入IV扫描过程。

12.根据权利要求10或11所述的智能组件的电性能检测方法，其特征在于，所述智能组件的电性能检测装置还包括：防反模块；

所述智能组件的电性能检测方法，在所述控制器根据所述输出电压判断智能组件是否进入IV扫描过程之后，还包括：在智能组件进入IV扫描过程之后，防止智能组件输出电能至所述电源模块。

13.根据权利要求12所述的智能组件的电性能检测方法，其特征在于，所述防反模块、所述电源模块及所述可控开关串联连接成第一支路，所述第一支路与所述电子负载并联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器控制所述可控开关动作，包括：所述控制器控制所述可控开关由上电时的闭合状态转变为断开状态。

14.根据权利要求12所述的智能组件的电性能检测方法，其特征在于，所述防反模块与所述电源模块串联连接成第二支路，所述第二支路与所述可控开关并联连接成第三支路，所述第三支路与所述电子负载串联连接于智能组件的输出端正负极之间；

所述控制器控制所述可控开关动作，包括：所述控制器控制所述可控开关由上电时的断开状态转变为闭合状态。