RU2388104C1 - Pulsed solar simulator - Google Patents
Pulsed solar simulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388104C1 RU2388104C1 RU2008152905/28A RU2008152905A RU2388104C1 RU 2388104 C1 RU2388104 C1 RU 2388104C1 RU 2008152905/28 A RU2008152905/28 A RU 2008152905/28A RU 2008152905 A RU2008152905 A RU 2008152905A RU 2388104 C1 RU2388104 C1 RU 2388104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- current
- output
- input
- flash lamp
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к имитаторам солнечного излучения на основе импульсных газоразрядных ламп для измерения световых вольтамперных характеристик и других фотоэлектрических параметров солнечных фотоэлементов и фотоэлектрических модулей с концентраторами излучения.The invention relates to solar energy, in particular to simulators of solar radiation based on pulsed discharge lamps for measuring light current-voltage characteristics and other photoelectric parameters of solar photocells and photoelectric modules with radiation concentrators.
Известно устройство для определения параметров солнечных элементов (см. патент US №6154034, МПК G01R 31/26, опубл. 20.10.1998), включающее в себя несколько импульсных ламп, электронный блок управления излучением импульсных ламп и электронную систему сбора и обработки данных для измерения вольтамперных характеристик солнечных элементов. Устройство позволяет записывать вольтамперные характеристики отдельных р-n-переходов в трехкаскадных солнечных элементах. В известном устройстве одна из импульсных ламп излучает свет узкого спектрального состава, поглощающийся в исследуемом р-n-переходе, а другие лампы, излучение от которых поглощается другими каскадами солнечного элемента, создают условия для протекания тока через трехкаскадный солнечный элемент.A device for determining the parameters of solar cells (see US patent No. 6154034, IPC G01R 31/26, publ. 10/20/1998), including several flash lamps, an electronic control unit for the emission of flash lamps and an electronic data acquisition and processing system for measuring current-voltage characteristics of solar cells. The device allows you to record the current-voltage characteristics of individual pn junctions in three-stage solar cells. In the known device, one of the pulsed lamps emits light of a narrow spectral composition, which is absorbed in the pn junction under study, and other lamps, the radiation from which is absorbed by other cascades of the solar cell, create conditions for the current to flow through the three-stage solar cell.
В известном устройстве излучение большого количества ламп невозможно сфокусировать в световой поток с малой угловой расходимостью и большой площадью излучения, имитирующий солнечное излучение, который необходим для засветки фотоэлектрических модулей с концентраторами.In the known device, the radiation of a large number of lamps cannot be focused into the light flux with a small angular divergence and a large radiation area that simulates solar radiation, which is necessary to illuminate photovoltaic modules with concentrators.
Известен импульсный имитатор солнечного излучения (см. патент US №6946858, МПК H01J 40/14, опубл. 20.09.2005), предназначенный для измерения характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе единственной лампы-вспышки, с интенсивностью и спектральным составом, соответствующими классу А для имитаторов солнечного излучения. Имитатор включает в себя вспомогательный образцовый фотоэлемент, принимающий свет от того же источника и в то же самое время, что и исследуемый фотоэлектрический преобразователь и регистрирующее устройство, к которому подключен фотоэлектрический преобразователь и образцовый фотоэлемент, при этом постоянную времени переходных электрических процессов образцового фотоэлемента можно менять в широких пределах и устанавливать ее идентичной исследуемому фотоэлектрическому преобразователю.Known pulsed simulator of solar radiation (see US patent No. 6946858, IPC H01J 40/14, publ. 09/20/2005), designed to measure the characteristics of photoelectric converters based on a single flash lamp, with intensity and spectral composition corresponding to class A for simulators solar radiation. The simulator includes an auxiliary reference photocell receiving light from the same source and at the same time as the studied photoelectric converter and a recording device to which the photoelectric converter and the reference photocell are connected, while the time constant of transient electrical processes of the reference photocell can be changed over a wide range and install it identical to the investigated photovoltaic converter.
Такая структура импульсного имитатора позволяет вносить поправки в результаты импульсных измерений и получать вольтамперные характеристики исследуемых фотоэлектрических преобразователей, соответствующие статическим условиям освещенности. Недостатками известного имитатора является то обстоятельство, что перед проведением измерений необходимо проведение статических испытаний образцового фотоэлемента, что предполагает наличие соответствующего оборудования, а также необходимость полной конструктивной идентичности образцового фотоэлемента и исследуемого фотоэлектрического преобразователя. В результате оказывается невозможным применение известного имитатора для исследования характеристик фотоэлектрических модулей с концентраторами излучения.This structure of the pulse simulator allows you to make corrections to the results of pulse measurements and obtain the current-voltage characteristics of the studied photoelectric converters, corresponding to the static lighting conditions. The disadvantages of the known simulator is the fact that before the measurements it is necessary to conduct static tests of the model photocell, which implies the availability of appropriate equipment, as well as the need for complete structural identity of the model photocell and the photoelectric converter under study. As a result, it is impossible to use the known simulator for studying the characteristics of photovoltaic modules with radiation concentrators.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является импульсный имитатор солнечного излучения (см. патент US №7411408, МПК G01R 31/302, опубл. 12.08.2008), принятый за прототип. Имитатор-прототип содержит оптическую систему и лампу-вспышку, контрольный фотоэлемент, электронное измерительное устройство, включающее блок измерителей тока и напряжения и устройство сбора и обработки информации на основе компьютера; и устройство питания лампы-вспышки, включающее регулируемый источник постоянного напряжения, блок поджига лампы-вспышки и формирователь импульса напряжения. Электронное измерительное устройство включает калиброванный резистор для измерения тока и управляемую электронную нагрузку. Формирователь импульса напряжения выполнен на основе большого количества соединенных последовательно LC-цепочек, что позволяет формировать световой импульс с плоской вершиной длительностью от 4 до 100 миллисекунд. Устройство имеет контрольный фотоэлемент, который расположен вблизи исследуемого фотоэлектрического преобразователя и включен в систему обратной связи устройства питания лампы-вспышки, сигнал от которого позволяет формировать световой импульс заданной интенсивности. Световой импульс заданной формы и интенсивности направляется на светочувствительную площадку фотоэлектрического преобразователя, а устройство сбора и обработки информации записывает значения тока и напряжения на клеммах фотоэлектрического преобразователя при заданном уровне параметров электронного устройства для измерения вольтамперных характеристик. Для записи вольтамперной характеристики фотоэлектрического преобразователя используется многократное повторение световых импульсов при изменении параметров в измерительной цепи электронного устройства для измерения вольтамперных характеристик.The closest to the claimed technical solution for the combination of essential features is a pulsed simulator of solar radiation (see US patent No. 7411408, IPC G01R 31/302, publ. 12.08.2008), adopted as a prototype. The prototype simulator contains an optical system and a flash lamp, a control photocell, an electronic measuring device, including a block of current and voltage meters and a computer-based information collection and processing device; and a flash lamp power device including an adjustable constant voltage source, a flash lamp ignition unit, and a voltage pulse shaper. The electronic measuring device includes a calibrated resistor for measuring current and a controlled electronic load. The voltage pulse generator is made on the basis of a large number of LC-chains connected in series, which allows you to generate a light pulse with a flat peak lasting from 4 to 100 milliseconds. The device has a control photocell, which is located near the studied photoelectric converter and is included in the feedback system of the flash lamp power device, the signal from which allows you to generate a light pulse of a given intensity. A light pulse of a given shape and intensity is sent to the photosensitive area of the photoelectric converter, and the device for collecting and processing information records the values of current and voltage at the terminals of the photoelectric converter at a given level of parameters of the electronic device for measuring current-voltage characteristics. To record the current-voltage characteristics of the photoelectric converter, multiple repetition of light pulses is used when changing parameters in the measuring circuit of an electronic device for measuring current-voltage characteristics.
К недостаткам известного импульсного имитатора-прототипа следует отнести невозможность записи вольтамперной характеристики фотоэлектрического преобразователя за один световой импульс. Кроме того, следует отметить техническую сложность управления с помощью системы обратной связи высоковольтным источником питания импульсной лампы-вспышки.The disadvantages of the known pulse simulator prototype include the impossibility of recording the current-voltage characteristics of the photoelectric converter for one light pulse. In addition, it should be noted the technical complexity of control using a feedback system with a high-voltage power supply of a flash lamp.
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, являлась разработка такого импульсного имитатора солнечного излучения, который бы позволил уменьшить время измерения вольтамперных характеристик фотоэлектрического преобразователя (солнечного фотоэлемента или фотоэлектрического модуля с концентраторами излучения), а также повысить точности измерения характеристик фотоэлектрического преобразователя при упрощении измерительных систем имитатора.The problem solved by the claimed technical solution was the development of such a pulsed simulator of solar radiation, which would reduce the measurement time of the current-voltage characteristics of the photoelectric converter (solar cell or photoelectric module with radiation concentrators), as well as improve the accuracy of measuring the characteristics of the photoelectric converter while simplifying the measuring systems of the simulator.
Поставленная задача решается тем, что импульсный имитатор солнечного излучения содержит импульсное осветительное устройство, которое включает оптическую систему и лампу-вспышку, контрольный фотоэлемент, электронное измерительное устройство, включающее блок измерителей тока и напряжения, генератор пилообразного напряжения и устройство сбора и обработки информации на основе компьютера; а также блок питания лампы-вспышки, включающее регулируемый источник постоянного напряжения, блок поджига лампы-вспышки и формирователь импульса напряжения. Контрольный фотоэлемент подключен к первому входу блока измерителей тока и напряжения, первый и второй выход которого соединены соответственно с первым и вторым входами генератора пилообразного напряжения, вход/выход которого предназначен для подключения к входу/выходу тестируемого фотоэлектрического преобразователя, а третий выход подключен ко второму входу блока измерителей тока и напряжения. Вход/выход блока измерителей тока и напряжения соединен с входом/выходом устройства сбора и обработки информации, выход которого подключен к первому входу блока поджига лампы-вспышки, выход которого соединен с поджигающим электродом лампы-вспышки, а второй вход соединен с первым выходом регулируемого источника постоянного напряжения, второй выход которого подключен к входу формирователя импульса напряжения, выход которого соединен с электродом лампы-вспышки. Генератор пилообразного напряжения содержит первый и второй конденсаторы, через соответственно первое сопротивление и второе сопротивление соединенные с первым и вторым выходами блока измерителей тока и напряжения, а через переключатель и третье сопротивление подключенные к третьему конденсатору, четвертому сопротивлению, второму входу блока измерителей тока и напряжения и к входу/выходу тестируемого фотоэлектрического преобразователя. Емкости первого и второго конденсаторов выбираются в 5-10 раз больше емкости третьего конденсатора, а емкость третьего конденсатора определяется из соотношения:The problem is solved in that the pulsed simulator of solar radiation contains a pulsed lighting device, which includes an optical system and a flash lamp, a control photocell, an electronic measuring device, including a block of current and voltage meters, a sawtooth voltage generator and a computer-based information collection and processing device ; as well as a flash lamp power supply unit including an adjustable constant voltage source, a flash lamp ignition unit, and a voltage pulse shaper. The control photocell is connected to the first input of the current and voltage meter block, the first and second output of which are connected respectively to the first and second inputs of the sawtooth generator, the input / output of which is designed to connect to the input / output of the tested photoelectric converter, and the third output is connected to the second input block of current and voltage meters. The input / output of the current and voltage meter unit is connected to the input / output of the information collection and processing device, the output of which is connected to the first input of the flash lamp ignition unit, the output of which is connected to the ignition electrode of the flash lamp, and the second input is connected to the first output of the adjustable source DC voltage, the second output of which is connected to the input of the voltage pulse shaper, the output of which is connected to the electrode of the flash lamp. The sawtooth voltage generator contains the first and second capacitors, respectively, through the first resistance and the second resistance connected to the first and second outputs of the current and voltage meter unit, and through the switch and the third resistance connected to the third capacitor, the fourth resistance, the second input of the current and voltage meter unit and to the input / output of the tested photoelectric converter. Capacities of the first and second capacitors are selected 5-10 times greater than the capacity of the third capacitor, and the capacity of the third capacitor is determined from the ratio:
С3=(10-20)·I·N·τ/U, Ф,C 3 = (10-20) · I · N · τ / U, Ф,
где I - ток короткого замыкания тестируемого фотоэлектрического преобразователя, А;where I is the short circuit current of the tested photoelectric converter, A;
U - напряжение холостого хода тестируемого фотоэлектрического преобразователя, В;U is the open circuit voltage of the tested photoelectric converter, V;
N - заданное количество измерений тока и напряжения в измерительном канале электронного измерительного устройства за время одного импульса;N is the specified number of current and voltage measurements in the measuring channel of the electronic measuring device during one pulse;
τ - время измерения значений тока и напряжения в одной точке вольтамперной характеристики, с.τ is the time of measuring current and voltage values at one point of the current-voltage characteristic, s.
Формирователь импульса напряжения содержит RC-цепочку и LC-цепочку, подключенные к электроду лампы-вспышки и через зарядное сопротивление к регулируемому источнику постоянного напряжения.The voltage pulse generator comprises an RC circuit and an LC circuit connected to the electrode of the flash lamp and through a charging resistance to an adjustable constant voltage source.
Зарядное сопротивление может быть выполнено в виде одной или нескольких ламп накаливания, соединенных последовательно или параллельно. Это дает возможность сократить время заряда конденсаторов за счет уменьшения сопротивления нити накала ламп при уменьшении силы протекающего тока.Charging resistance can be made in the form of one or more incandescent lamps connected in series or in parallel. This makes it possible to reduce the charge time of capacitors by reducing the resistance of the filament of the lamps with a decrease in the strength of the flowing current.
Перезарядка третьего конденсатора в генераторе пилообразного напряжения при попеременном подключении к первому и второму конденсаторам обеспечивает развертку по напряжению на выводах тестируемого фотоэлектрического преобразователя.Recharging the third capacitor in a sawtooth generator when alternately connected to the first and second capacitors provides a voltage scan at the terminals of the tested photoelectric converter.
Лампа-вспышка имеет время t постоянного свечения, равное или превышающее N·τ, где N - заданное количество измерений тока и напряжения в измерительном канале электронного измерительного устройства за время одного импульса, τ - время измерения значений тока и напряжения в одной точке вольтамперной характеристики. Время постоянного свечения лампы-вспышки выбирается равным или большим N·τ для обеспечения квазистационарного режима измерения пар «ток-напряжение» в каждой точке вольтамперной характеристики.The flash lamp has a constant light time t equal to or greater than N · τ, where N is the specified number of current and voltage measurements in the measuring channel of the electronic measuring device during one pulse, τ is the time of measuring current and voltage values at one point of the current-voltage characteristic. The time of constant illumination of the flash lamp is chosen equal to or greater than N · τ to provide a quasistationary mode of measuring current-voltage pairs at each point of the current-voltage characteristic.
R, L и С параметры RC-цепочки и LC-цепочки подбираются так, чтобы интенсивность свечения лампы-вспышки за заданный период времени менялась не более чем на ±5%. При этом значения R, L и С должны удовлетворять условию R·C=L/r, a L=r·t, Гн, где r - сопротивление лампы-вспышки в подожженном состоянии, Ом.The R, L, and C parameters of the RC chain and LC chain are selected so that the luminous intensity of the flash lamp for a given period of time changes by no more than ± 5%. Moreover, the values of R, L, and C must satisfy the condition R · C = L / r, a L = r · t, H, where r is the resistance of the flash lamp in the ignited state, Ohm.
Таким образом, обеспечивается форма светового импульса с плоской вершиной при минимальном количестве конструктивных элементов.Thus, the shape of the light pulse with a flat top is ensured with a minimum number of structural elements.
В генераторе пилообразного напряжения на основе трех конденсаторов перезарядка первого из них при попеременном подключении к двум другим обеспечивает развертку по напряжению на выводах измеряемого фотоэлемента или ФЭ модуля. Первый и второй конденсаторы, заряженные от регулируемого источника напряжения, при поочередном подключении к третьему конденсатору обеспечивают изменение напряжения на тестируемом фотоэлектрическом преобразователе по экспоненциальному закону в течение времени измерения вольтамперной характеристики. Емкость третьего конденсатора, присоединенного к фотоэлектрическому преобразователю, выбирается достаточно большой, чтобы электрический заряд, поступающий от тестируемого фотоэлектрического преобразователя за время светового импульса, не изменял существенно напряжение на этом конденсаторе. Емкости первого и второго конденсаторов выбираются со значениями еще большими, с тем, чтобы накопленные в них заряды существенно превышали заряд третьего конденсатора при данном напряжении.In a sawtooth voltage generator based on three capacitors, recharging the first one when alternately connected to the other two provides a voltage scan at the terminals of the measured photocell or PV module. The first and second capacitors charged from an adjustable voltage source, when alternately connected to the third capacitor, provide a change in voltage on the tested photoelectric converter according to the exponential law during the measurement time of the current-voltage characteristics. The capacity of the third capacitor connected to the photoelectric converter is selected large enough so that the electric charge coming from the tested photoelectric converter during the light pulse does not significantly change the voltage on this capacitor. Capacities of the first and second capacitors are selected with values even greater so that the charges accumulated in them significantly exceed the charge of the third capacitor at a given voltage.
Если емкость третьего конденсатора выбрать меньше величины 10·I·N·τ/U, то фототок, генерируемый тестируемым фотоэлектрическим преобразователем, за время светового импульса будет влиять на процесс перезарядки третьего конденсатора и искажать ход изменения напряжения на тестируемом фотоэлектрическом преобразователе. Увеличение емкости третьего конденсатора больше величины 20·I·N·τ/U нецелесообразно, поскольку это приведет к усложнению устройства без существенных улучшений параметров. Выбор емкостей первого и второго конденсаторов меньше пятикратного значения емкости третьего конденсатора приводит к заметному изменению накопленных в них зарядов при подключении к ним третьего конденсатора и изменению задаваемых значений амплитуды пилообразного напряжения. Увеличение емкостей первого и второго конденсаторов выше десятикратного значения емкости третьего конденсатора не ведет к существенному улучшению параметров устройства.If the capacitance of the third capacitor is chosen to be less than 10 · I · N · τ / U, then the photocurrent generated by the tested photoelectric converter during the light pulse will affect the process of recharging the third capacitor and distort the course of the voltage change on the tested photoelectric converter. An increase in the capacitance of the third capacitor is greater than 20 · I · N · τ / U is impractical, since this will complicate the device without significant improvements in the parameters. The choice of capacitances of the first and second capacitors is less than five times the capacitance of the third capacitor leads to a noticeable change in the charges accumulated in them when a third capacitor is connected to them and a change in the set values of the amplitude of the sawtooth voltage. An increase in the capacitances of the first and second capacitors above ten times the capacitance of the third capacitor does not lead to a significant improvement in the parameters of the device.
Сигнал от контрольного фотоэлемента используется для электронной компенсации остаточной неплоскостности части импульса света, предназначенной для измерений вольтамперных характеристик фотоэлементов и ФЭ модулей с концентраторами.The signal from the control photocell is used to electronically compensate for the residual non-flatness of the part of the light pulse intended for measuring the current-voltage characteristics of photocells and PV modules with concentrators.
Сигнал от контрольного фотоэлемента вводится в электронное измерительное устройство, измеряющее и записывающее вольтамперные характеристики фотоэлектрического преобразователя таким образом, чтобы компенсировать нестабильность интенсивности светового потока лампы-вспышки в течение импульса.The signal from the control photocell is input into an electronic measuring device that measures and records the current-voltage characteristics of the photoelectric converter in such a way as to compensate for the instability of the light flux of the flash lamp during the pulse.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 показана блок-схема импульсного имитатора солнечного излучения;figure 1 shows a block diagram of a pulsed simulator of solar radiation;
на фиг.2 показана принципиальная электрическая схема питания лампы-вспышки;figure 2 shows a circuit diagram of the power supply of the flash lamp;
на фиг.3 приведена принципиальная электрическая схема электронного измерительного устройства;figure 3 shows a circuit diagram of an electronic measuring device;
на фиг.4 изображены диаграммы разрядного тока через лампу-вспышку;figure 4 shows a diagram of the discharge current through the flash lamp;
на фиг.5 показана диаграмма изменения напряжения на клеммах фотоэлектрического преобразователя;figure 5 shows a diagram of the voltage change at the terminals of the photoelectric Converter;
На фиг.6 приведена фотография экрана компьютера с установочными параметрами и результатами измерений вольтамперных характеристик фотоэлектрического преобразователя.Figure 6 shows a photograph of a computer screen with the settings and the measurement results of the current-voltage characteristics of the photoelectric converter.
Заявляемый импульсный имитатор солнечного излучения (см. фиг.1) содержит импульсное осветительное устройство 1, включающее оптическую систему 2 и лампу-вспышку 3; контрольный фотоэлемент 4; электронное измерительное устройство 5, включающее блок 6 измерителей тока и напряжения, генератор 7 пилообразного напряжения и устройство 8 сбора и обработки информации на основе компьютера; и устройство 9 питания лампы-вспышки 3, включающее регулируемый источник 10 постоянного напряжения, блок 11 поджига лампы-вспышки 3 и формирователь 12 импульса напряжения. Контрольный фотоэлемент 4 подключен к первому входу блока 6 измерителей тока и напряжения, первый и второй выход которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами генератора 7 пилообразного напряжения. Вход/выход генератора 7 пилообразного напряжения предназначен для подключения к входу/выходу тестируемого фотоэлектрического преобразователя 13, а третий выход подключен ко второму входу блока 6 измерителей тока и напряжения. Вход/выход блока 6 измерителей тока и напряжения соединен с входом/выходом устройства 8 сбора и обработки информации, выход которого подключен к первому входу блока 11 поджига лампы-вспышки 3. Выход блока 11 поджига лампы-вспышки 3 соединен с поджигающим электродом 14 лампы-вспышки 3, а второй вход соединен с первым выходом регулируемого источника 10 постоянного напряжения, второй выход которого подключен к входу формирователю 12 импульса напряжения, выход которого соединен с электродом 15 лампы-вспышки 3. Генератор 7 пилообразного напряжения (см. фиг.2) содержит первый конденсатор 16 и второй конденсатор 17, через, соответственно, первое сопротивление 18 и второе сопротивление 19 соединенные с первым и вторым выходами блока 6 измерителей тока и напряжения, а через переключатель 20 и третье сопротивление 21 подключенные к третьему конденсатору 22, четвертому сопротивлению 23, второму входу блока 6 измерителей тока и напряжения и к входу/выходу тестируемого фотоэлектрического преобразователя 13. Формирователь 12 импульса напряжения (см. фиг.3) содержит RC-цепочку 24 и LC-цепочку 25, подключенные к электроду 15 лампы-вспышки и через зарядное сопротивление 26 - к регулируемому источнику постоянного напряжения.The inventive pulsed simulator of solar radiation (see figure 1) contains a
При работе заявляемого импульсного имитатора солнечного излучения в устройстве 9 питания лампы-вспышки 3 от регулируемого источника 10 постоянного напряжения через зарядное сопротивление 26 (см. фиг.1 и 3) происходит заряд двух накопительных конденсаторов C1 и С2 в RC-цепочке 24 и LC-цепочке 25. После подачи управляющего сигнала от устройства 8 сбора и обработки информации (например, компьютера) на вход блока 11 поджига лампы-вспышки 3 происходит поджиг лампы-вспышки 3, и конденсаторы C1 и С2 одновременно разряжаются через лампу-вспышку 3, соответственно, через сопротивление R и индуктивность L. Диаграммы протекания тока через лампу-вспышку 3 от RC-цепочки 24 и LC-цепочки 25 показаны на фиг.4 (кривые I и II, соответственно). Суммарный ток через лампу-вспышку 3 при соответствующем подборе значений R, L, C1 и С2 показан на фиг.4 (кривая III): импульс тока имеет плоскую вершину, отклонение от линейности при протекании тока в интервале времени от t1 до t2 не превышает ±5%. При этом время t1 - момент начала измерений значений пар ток-напряжение при записи вольтамперной характеристики фотоэлектрического преобразователя 13. Интервал времени от t1 до t2 должен быть не меньше N·τ, где N - заданное количество измерений тока и напряжения в измерительном канале для снятия вольтамперной характеристики за время одного импульса, τ - время измерения значений тока и напряжения в одной точке вольтамперной характеристики. В электронном измерительном устройстве 5 (см. фиг.1 и 2), измеряющем и записывающем вольтамперные характеристики фотоэлектрического преобразователя 13, перед началом измерений точек вольтамперной характеристики по сигналу от устройства 8 сбора и обработки информации в генераторе 7 пилообразного напряжения третий конденсатор 22, выводы которого присоединены к фотоэлектрическому преобразователю 13, подключается переключателем 20 через третье сопротивление 21 к заряженному через второе сопротивление 19 второму конденсатору 17, и к моменту времени t1 начала измерений точек вольтамперной характеристики напряжение на нем имеет значение U1 (см. фиг.5). В момент времени t1 происходит переключение переключателем 20 третьего конденсатора 22 к клеммам первого конденсатора 16, заряженного через первое сопротивление 18 до другого напряжения U2, и начинается перезарядка третьего конденсатора 22, при этом напряжение на клеммах фотоэлектрического преобразователя 13 изменяется за время от t1 до t2 от значения U1 до значения U2. В интервале времени от t1 до t2 в блоке 6 измерителей тока и напряжения происходит N измерений значений «ток-напряжение» на клеммах фотоэлектрического преобразователя 13. Сопротивление 23 служит для разрядки конденсатора 22 после окончания измерений вольтамперной характеристики. Контрольный фотоэлемент 4 в те же моменты времени фиксирует фактические значения интенсивности свечения лампы-вспышки 3, и отклонения фактических значений интенсивности лампы-вспышки 3 от среднего значения интенсивности за время t1-t2 вводятся в виде поправочных коэффициентов к измеренным значениям «ток-напряжение» в устройство 8 сбора и обработки информации, уменьшая погрешность при построении вольтамперной характеристики.When the inventive pulsed simulator of solar radiation in the device 9 for supplying the
Пример. Был изготовлен опытный образец заявляемого импульсного имитатора солнечного излучения. Импульсное осветительное устройство имитатора было выполнено на основе импульсной ксеноновой лампы-вспышки 3 и линзы 2 Френеля размерами 50×50 см2 и фокусным расстоянием 780 мм. Первый и второй конденсаторы 16, 17 заряжаются до напряжений - 1,92 В и +4,26 В, соответственно, величины которых можно задавать на экране компьютера 8. В качестве переключателя 20 использовались два полевых транзистора, управляющие сигналы на затворы которых также поступали от компьютера 8. В заданные моменты времени третий конденсатор 22 поочередно подключался через третье сопротивление 21 к конденсаторам 16 и 17, и на его клеммах, которые соединены с клеммами фотоэлектрического преобразователя 13, значения напряжения менялись от - 1,92 В до +4,26 В. Напряжение от регулируемого источника 10 постоянного напряжения подавалось на RC-цепочку 24 и LC-цепочку 25. В качестве зарядного сопротивления 26 конденсаторов RC-цепочки 24 и LC-цепочки 25 были использованы две соединенных последовательно лампы накаливания. При подаче поджигающего импульса на лампу-вспышку 3 от блока 11 поджига происходил электрический пробой межэлектродного пространства лампы-вспышки 3, и через сопротивление R и индуктивность L осуществлялся разряд конденсаторов на лампу-вспышку 3. При этом величины R, L и С были подобраны такими, чтобы импульс разрядного тока имел плоскую вершину длительностью 1,7 миллисекунды. За это время на клеммы тестируемого фотоэлектрического преобразователя 3 подавалось изменяющееся напряжение и блоком 6 измерителей тока и напряжения производилось измерение 110 пар значений «ток-напряжение». Контрольный фотоэлемент 4 в те же моменты времени фиксировал фактические значения интенсивности свечения лампы-вспышки 3, и отклонения фактических значений интенсивности лампы-вспышки 3 от среднего значения интенсивности за время измерения вводились в виде поправочных коэффициентов к измеренным значениям «ток-напряжение» в компьютере 8, уменьшая тем самым погрешность при построении вольтамперной характеристики. На фиг.6 показана фотография экрана компьютера, в верхней части которого представлены три кривые, записанные в течение одной из вспышек импульсной лампы: интенсивности свечения лампы-вспышки 3, величины напряжения на клеммах фотоэлектрического преобразователя 13 и значения фототока, генерируемого фотоэлектрическим преобразователем 13 при освещении импульсом света. В средней правой части экрана изображена серия вольтамперных характеристик фотоэлектрического преобразователя 13, измеренных при разных значениях интенсивности свечения лампы-вспышки. Каждая вольтамперная характеристика была измерена и записана за время одного светового импульса лампы-вспышки.Example. A prototype of the inventive pulsed simulator of solar radiation was made. The pulse lighting device of the simulator was made on the basis of a flash
Claims (3)
C3=(10-20)·I·N·τ/U, Ф,
где I - ток короткого замыкания тестируемого фотоэлектрического преобразователя, А;
U - напряжение холостого хода тестируемого фотоэлектрического преобразователя, В;
N - заданное количество измерений тока и напряжения электронным измерительным устройством за время одного импульса;
τ - время измерения значений тока и напряжения в одной точке вольтамперной характеристики, с;
а емкости первого и второго конденсаторов в 5-10 раз больше емкости третьего конденсатора.1. A pulsed simulator of solar radiation, comprising a pulsed lighting device comprising an optical system and a flash lamp; control photocell; an electronic measuring device, including a block of current and voltage meters, a sawtooth voltage generator and a device for collecting and processing information; and a flash lamp power device including an adjustable constant voltage source, a flash lamp ignition unit, and a voltage pulse shaper; the control photocell is connected to the first input of the current and voltage meter block, the first and second output of which are connected respectively to the first and second inputs of the sawtooth generator, the input / output of which is designed to connect to the input / output of the tested photoelectric converter, and the third output is connected to the second input a block of current and voltage meters, the input / output of which is connected to the input / output of a device for collecting and processing information based on a computer, the output of which is connected to the first the input of the ignition unit of the flash lamp, the output of which is connected to the ignition electrode of the flash lamp, and the second input is connected to the first output of an adjustable constant voltage source, the second output of which is connected to the input of the voltage pulse shaper, the output of which is connected to the electrode of the flash lamp, this sawtooth generator contains the first and second capacitors, respectively, through the first resistance and second resistance connected to the first and second outputs of the block of current and voltage meters and through the switch and the third resistance connected to the third capacitor, the fourth resistance, the second input of the current and voltage meter block and to the input / output of the tested photoelectric converter, the voltage pulse shaper contains an RC circuit and an LC circuit connected in parallel to the lamp electrode -flashes and through the charging resistance to an adjustable constant voltage source, while the capacity of the third capacitor is determined from the ratio:
C 3 = (10-20) · I · N · τ / U, Ф,
where I is the short circuit current of the tested photoelectric converter, A;
U is the open circuit voltage of the tested photoelectric converter, V;
N is a given number of current and voltage measurements by an electronic measuring device during one pulse;
τ is the time of measuring current and voltage values at one point of the current-voltage characteristic, s;
and the capacitance of the first and second capacitors is 5-10 times greater than the capacity of the third capacitor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152905/28A RU2388104C1 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Pulsed solar simulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152905/28A RU2388104C1 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Pulsed solar simulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2388104C1 true RU2388104C1 (en) | 2010-04-27 |
Family
ID=42672793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008152905/28A RU2388104C1 (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Pulsed solar simulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2388104C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111880051A (en) * | 2020-05-29 | 2020-11-03 | 西安交通大学 | Gas pulse discharge parameter measuring method and device |
-
2008
- 2008-12-30 RU RU2008152905/28A patent/RU2388104C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111880051A (en) * | 2020-05-29 | 2020-11-03 | 西安交通大学 | Gas pulse discharge parameter measuring method and device |
| CN111880051B (en) * | 2020-05-29 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | Gas pulse discharge parameter measuring method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI452943B (en) | Solar simulator and multijunction photovoltaic devices measurement method | |
| US7514931B1 (en) | Solar simulator and method for driving the same | |
| CN201477774U (en) | Comprehensive experimental device for detection and application of solar cell | |
| Keogh et al. | Constant voltage I–V curve flash tester for solar cells | |
| JP2007088419A (en) | Measuring method by solar simulator | |
| WO2007018829B1 (en) | Measurement of current-voltage characteristic curves of solar cells and solar modules | |
| CN2924552Y (en) | Sunlight simulation and solar cell performance determing combination device | |
| Namin et al. | Determination of solar cell electrical parameters and resistances using color and white LED-based solar simulators with high amplitude pulse input voltages | |
| CN102105995A (en) | Device for generating simulated solar light for solar battery characteristic measurement and method of generating simulated solar light | |
| RU2388104C1 (en) | Pulsed solar simulator | |
| CN105527483A (en) | Transient photovoltage test system capable of realizing electro-optic independent modulation | |
| CN1141597C (en) | Solar cell assembly testing instrument with pulse xenon lamp linear light source bench | |
| CN1215338C (en) | Constant pulsed light xenon lamp solar cell testing method | |
| CN1010257B (en) | Technical embodiment for a test equipment of solar cells using short pulse | |
| JP2004281480A (en) | I-v characteristic acquiring method of solar battery | |
| CN217656601U (en) | Solar wafer IV test system | |
| Jeevandoss et al. | Sunlight based IV characterization of solar PV cells | |
| Rumyantsev et al. | Solar Simulator For Characterization Of The Large‐Area HCPV Modules | |
| CN207924109U (en) | Vehicle-mounted solar module tester and solar cell test system | |
| Loulou et al. | Current dependence of series and shunt resistances of solar cells | |
| Lim et al. | Pulsed solar panel light current-voltage characterization based on Zener diode | |
| Buso et al. | Laboratory PV generator for MPPT dynamic response testing | |
| RU2476958C2 (en) | Method of determining voltage-current characteristics of solar cells on solar radiation simulator | |
| WO2012143886A1 (en) | Methods and systems for measuring power of at least a photovoltaic device | |
| CN221202504U (en) | Comprehensive experimental instrument for output characteristics of solar battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20170306 |