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目录TUV莱茵是如何确保测试的准确性的测量环境对太阳光模拟器的影响影响太阳模拟器测试精度的主要因素光伏用太阳光模拟器介绍阳光模拟器测量系统之电子负载太阳模拟器测量偏差的分析太阳模拟器的选择方法3A级太阳模拟器系统的设计原理太阳能光伏电池模拟器的研究太阳模拟器冷却系统的研究2014-7-8 11:48|发布者: echo|查看: 791|评论: 0|来自: 中国光伏测试网摘要: 摘要：本文介绍了太阳模拟器冷却系统的基本组成，采用冷却风机的方式对稳态模拟器进行冷却控制。

设计了PLC控制系统和冷却风扇的变频调速方案。

从所研制B级稳态太阳模拟器的测试结果表明，本文提出的设计方案能够满足 ...摘要：本文介绍了太阳模拟器冷却系统的基本组成，采用冷却风机的方式对稳态模拟器进行冷却控制。

设计了PLC控制系统和冷却风扇的变频调速方案。

从所研制B级稳态太阳模拟器的测试结果表明，本文提出的设计方案能够满足系统对温度控制的要求，保证系统的可靠性和稳定性。

稳态太阳模拟器主要用于太阳电池单片或组件的电性能测试，而冷却控制系统是稳态太阳模拟器的重要组成部分。

它能够在太阳模拟器灯源、滤光片等元件温度过高时，对其进行冷却。

太阳模拟器在工作一段时间之后，会产生过多的热量，影响太阳模拟器的寿命以及测试结果不可靠等不利的情况，这个时候，就需要用冷却系统对其进行冷却。

冷却系统主要有高压水冷却、低压水冷却、低压氮气冷却、氟里昂制冷和去离子水等冷却方式，本文采用了风冷的方式对太阳模拟器进行冷却，提高太阳模拟器的工作效率以及精准度。

此系统设计方法可以应用到其他类似太阳模拟器冷却系统和大型常温冷却系统的设计。

(1)高压水冷却系统利用去离子高压水来冷却氙灯的阴阳极、聚光镜和高频变压器，采取密闭循环系统。

(2)低压水冷却系统利用低压的去离子水来冷却光筒、水冷挡板、平面反射镜和积分器等，也是采取密闭循环系统。

(3)低压氮气冷却系统利用氮气来冷却氙灯泡壳、积分器场镜和投影镜，采取密闭循环系统。

(4)氟利昂制冷系统利用氟利昂制冷机带走高压水冷却、低压水冷却和低压氮气冷却系统的热量，将热量排入大气。

采取密闭循环系统。

(5)去离子水系统该系统主要为上述几个系统提供去离子水。

1冷却控制系统的基本构成冷却控制设备的配电系统主要用来给稳态太阳模拟器的冷却系统提供电源。

配电系统主要由氙灯原配直流供电电源、电源触发器、控制直流电源电压输出的装置和绝缘电线组成。

本课题研究的B级太阳模拟器的氙灯功率为4000瓦，用4台功率为1KW直流供电电源串联作为氙灯的电源。

由于氙灯是利用高压、超高压惰性气体的放电现象制成的高效率光源，因此在电源系统中，使用了高压触发器。

触发器的作用是短暂的接触后断开，使回路中产生(自感)高压来击穿使之通电。

灯源冷却控制系统的作用是给太阳模拟器提供稳定，均匀的光源，并可由灯源来模拟太阳光的光谱分布。

系统主要由球型氙灯、氙灯外反射罩和冷却风机等组成。

光谱测量中对光源的要求很高，要求其辐射能量大且发光稳定。

在本研究系统中，选择型号为XQ4000的球形氙灯作为光源，。

XQ4000是超高压强电流的弧光放电灯，辐射出从紫外到近红外线连续光谱，可见区光色近似于日光，并具有高亮度、高发光效率以及高电弧稳定性等优点。

太阳模拟冷却控制设备的传感器系统的作用是采集温度和风速的数据并为PLC提供信号。

冷却控制传感器由温度传感器以及风速传感器组成，本课题选择的温度传感器的型号为PT100，风速传感器的型号为CTV100。

2 PLC控制系统的设计KEYENCE（基恩士）PLC是一种具有操作简单、设计处理能力强的梯形图程序编制软件。

在KEYENCEPLC中，可使用“扩展梯形图”和“KV脚本”编程。

扩展梯形图是Keyence公司通过扩展常规梯形图（用继电器符号编程的语言）而开发的独特语言，它是应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成具有多种优点和微型、小型、中型、大型、超大型等各种规格的PLC 系列产品，已经和计算机辅助设计和制造及工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。

本课题研究就是采用KEYENCE公司PLC设备，CPU为KV-1000，模数转换模块KV-AD40和数模转换模块KV-DA40，电源为KV-U7。

本课题研究采用梯形图法编程，为了使程序能够实现功能，PLC硬件接线图如图1所示，图2为冷却控制系统实现程序流程图。

图1PLC硬件接线图图2冷却控制系统流程图3 变频调速系统的设计变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格较为昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、外形、体积、用途等都有，因此本文采用变频调速的方法使冷却系统得到更好的性能。

从结构上看，变频器可分为交--交变频器和交-直-交变频器两类。

从变频电源性质上看，又可分为电压源型变频器和电流源型变频器。

对于交-直-交变压变频器装置，电压源型变频器和电流源型变频器的主要区别在于中间直流环节采用什么样的滤波器。

需要注意的是，安装和拆卸变频器的各种相关设备时，一定要先切断电源。

如果没有这么做，可能导致设备的损坏和人身安全受到伤害。

断路器：当变频器进行维修或长时间不用时，断路器用于电源隔离；当变频器输入侧有短路或电压过低等故障时，断路器可进行保护。

主回路：三相交流电源由输入端L1、L2、L3接入380V交流电，输出端U、V、W接冷却风机。

控制回路：为了进行PID控制，要将X14（RT端）信号置于ON。

该信号置于OFF 时，不进行PID动作，而为通常的变频器运行。

在变频器的端子2-5间或者Pr.133中输入目标值，在变频器的端子4-5间输入测量值信号。

此时，Pr.128设定为“20或者21”。

设置RUN为ON,使变频器可以运行。

图3 变频器外部接线图4 试验结果图4为在没有进行温控时的温度曲线图，从图中可以看出，在模拟器开始运行，测试辐照度20分钟后，温度开始稳定在50度左右。

与设定的25度有一定的距离。

图4温度变化图图5为在没有进行变频调速时的温度曲线图，从图中可以看出，在模拟器开始运行，测试辐照度20分钟后，温度开始稳定在15到20度。

与设定的25度有一定的距离。

图5温度变化图加入冷却系统后，在温度变化时和温度稳定时，辐照度在直流电压为10V的情况下，测量了氙灯点燃后1小时内的辐照度值，测试曲线如图6所示。

5 结论本文针对工程中心研制的B级稳态模拟器项目提出了一套冷却控制方案，冷却系统采用了PLC的回路控制。

从实际测量的数据显示，测试温度严格控制在规定的范围内，达到了设计要求，说明该方案是可行的。

参考文献[1]吴治坚.新能源和可再生能源的利用[M].北京:机械工业出版社,2006.[2]王元,张林华.一种新型全光谱太阳模拟器设计[J].太阳能学报,2006,27(11):1132-1136.[3]吴大军.太阳模拟器辐照度控制技术研究[硕士学位论文].国防科学技术大学,2006.[4]孟嘉译,付秀华,王迪.太阳模拟器中光谱修正滤光片的研制[M].北京:化学工业出版社,2006.[5]刘洪波.太阳模拟技术[J].光学精密工程,2001,9(2):177-187.[6]李刚,周彦平.卫星仿真测试用太阳模拟器和地球模拟器设计[J].红外技术，2007，29(5):283-287.[7]罗青青.宽光谱太阳模拟器的理论分析与整体设计[硕士学位论文].天津大学,2009.[8]李高,余谦虚,杨林华,王紫娟.KM6太阳模拟器冷却系统[J].航天器环境工程，2006,23(5):293-296.太阳能光伏电池模拟器的研究2014-7-11 13:50|发布者: echo|查看: 830|评论: 0|原作者: 张广宇|来自: 中国光伏测试网摘要: 1太阳能光伏发电简介随着经济的增长，人们对能源的需求逐渐扩大。

目前常规能源中的石油、天然气、煤炭等已经不能满足人们日益增长的能源需要，因此必须利用和开发再生能源，太阳能作为一种不会枯竭的清洁能 ...1太阳能光伏发电简介随着经济的增长，人们对能源的需求逐渐扩大。

目前常规能源中的石油、天然气、煤炭等已经不能满足人们日益增长的能源需要，因此必须利用和开发再生能源，太阳能作为一种不会枯竭的清洁能源得到很多国家的重视。

对太阳能的利用主要通过光电转换、光热转换和光化学转换三种途径，其中光电转换是太阳能利用中最重要的方向。

并且光电转换中的光伏发电是太阳能发电的主流，光伏发电就是将太阳能直接转变成电能。

光伏阵列作为光伏系统的主要组成部分，是将太阳能转换成电能的装置。

目前光伏阵列由于制造成本高、效率低，占地面积较大不适合科研机构购买开展光伏系统的研究，因此，设计一个能够模拟光伏阵列在各种环境下工作的模拟器就非常必要。

太阳能光伏阵列模拟器可以模拟太阳能电池在各种光照、温度下的负载能力和系统性能，实现在线调试的完全逼真的模拟。

同时利用太阳能电池阵列模拟器还可以检验出系统的配置是否合理，通过改变太阳能电磁的连接方式、连接数量从而实现最优的配置方案。

总之，太阳能光伏阵列模拟器可以缩短研究周期，降低研发成本，提高研究效率。

2光伏阵列模拟器的系统结构及其工作原理2.1光伏阵列模拟器的系统结构光伏阵列模拟器为了完成对光伏阵列输出特性的模拟，首先应具有以下三个方面的要求。

1）当外电路负载一定时，光伏阵列模拟器在工作点上保持可靠、稳定的输出。

2）当外电路负载改变时，光伏阵列模拟器能够快速过渡到新的工作点并稳定。

3）系统的输出电压和电流在满足关系的前提下，能够满足试验需要的功率。

光伏阵列模拟器一般又两部分组成，即功率电路和控制电路。

功率电路又可分为整流电路、直流变换电路和第二级的DC/DC直流变换电路。

控制电路由检测电路、采样电路、滤波电路、隔离电路、驱动电路等组成。

2.2光伏阵列模拟器的工作原理光伏阵列模拟器主要就是能够跟随负载的工作点，使模拟器在不同的负载下能够输出满足光伏阵列特性的输出特征。

对于不同的负载，工作点和阵列的输出功率不同，即使是同一个负载，在不同的日照强度、不同的温度等环境条件下，静态工作点也各不相同。

因此，确定光伏阵列模拟器的静态工作点是开展光伏阵列模拟器研究的关键环节。

本文结合传统的光伏阵列模拟器的确定负载工作点的方法，采用硬件搭建的方式实现太阳能电池输出电压和输出电流曲线。

3光伏阵列模拟器的硬件设计及控制电路设计光伏阵列模拟器在国内外都有研究，我国的合肥工业大学、西安交通大学、浙江大学、中科院电工所等单位都开发了基于不同工作原理的模拟器，这些模拟器实现了对光伏阵列的很好模拟。

通过研究发现，这些模拟器有的制造成本较高，有的模拟效率较差，不能实现成本和效果的完美结合。