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太陽(yáng)模擬器是由哪些模塊組成？
閱讀：2381 發(fā)布時(shí)間：2021-6-11
一個(gè)常規(guī)的太陽(yáng)模擬器由光源、儲(chǔ)能供電電路、觸發(fā)電路、電子負(fù)載、采集電路以及計(jì)算機(jī)等模塊組成。在整個(gè)太陽(yáng)模擬器中，其中的關(guān)鍵部件可以分成六個(gè)模塊，它們是：光源，儲(chǔ)能供電模塊，濾光系統(tǒng)，勻光系統(tǒng)，電子負(fù)載，軟件系統(tǒng)。
1、光源
光源是太陽(yáng)模擬器的重要部件，光源的選擇對(duì)模擬器的設(shè)計(jì)起到關(guān)鍵的作用，可選的包括，氙燈，鹵素?zé)?，無(wú)極硫燈，HID燈，LED燈等。不同的光源對(duì)驅(qū)動(dòng)電源，濾光光路，均勻性光路有不同的要求。在選擇和設(shè)計(jì)光源時(shí)要盡量的考慮光源出射光譜與太陽(yáng)光譜的匹配性，盡量減少濾光環(huán)節(jié)。
2、電源模塊
a）穩(wěn)態(tài)模擬器電源
穩(wěn)態(tài)模擬器電源的設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要是恒流和恒壓以及調(diào)光控制，目前已經(jīng)有很多公司生產(chǎn)獨(dú)立的穩(wěn)態(tài)電源，可以作為模塊使用。需要注意的是，太陽(yáng)模擬器的供電電源是大功率器件，光源的點(diǎn)燃瞬間一般需要大的啟動(dòng)電壓，而氣體被擊穿后瞬間產(chǎn)生大電流，這是會(huì)在空間中產(chǎn)生*的電磁波，因此需要做好EMC方面的防護(hù)，以免燒壞其他器件。另外當(dāng)使用多燈照明時(shí)，需要考慮相互之間輸出的功率匹配，因此一般會(huì)有一個(gè)輸出反饋控制的回路。
b）脈沖模擬器電源
脈沖模擬器電源的設(shè)計(jì)較穩(wěn)態(tài)模擬器要復(fù)雜的多，這其中的關(guān)鍵是毫秒量級(jí)亞穩(wěn)態(tài)脈沖的獲得。對(duì)于常規(guī)晶硅電池，這個(gè)亞穩(wěn)態(tài)脈沖一般要求要10ms左右，對(duì)于薄膜、聚光、多結(jié)高效電池等電容效應(yīng)較大的電池這種亞穩(wěn)態(tài)脈沖要達(dá)到100ms左右。上海赫爽采用LC充放電網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得亞穩(wěn)態(tài)脈沖，LC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電容和電感級(jí)連的方式連接而成，可達(dá)到100ms，可以滿(mǎn)足從晶硅到薄膜、多結(jié)電池的全系列測(cè)試。
3、電子負(fù)載及數(shù)據(jù)采集
太陽(yáng)模擬器并不僅僅是一個(gè)模擬太陽(yáng)光的光源，它還包括了一整套的測(cè)試系統(tǒng)。太陽(yáng)電池是一種非線(xiàn)性元件，在電池/組件的性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，一般通過(guò)測(cè)試一整條IV曲線(xiàn)來(lái)判斷太陽(yáng)電池的性能。當(dāng)前業(yè)界主要使用電子負(fù)載代替真實(shí)負(fù)載進(jìn)行IV曲線(xiàn)的測(cè)試。對(duì)于脈沖式太陽(yáng)模擬器，它僅有數(shù)十毫秒甚至幾毫秒的亞穩(wěn)態(tài)恒定光強(qiáng)，要在如此短的時(shí)間內(nèi)完成整條IV曲線(xiàn)的測(cè)試，這要求使用快速電子負(fù)載。
當(dāng)前太陽(yáng)電池電流電壓特性曲線(xiàn)的測(cè)試普遍采用四線(xiàn)制的接法，它可以消除接觸電阻的影響。為了得到的IV曲線(xiàn)，在電流采樣時(shí)普遍采用多點(diǎn)采用，不同廠(chǎng)家的模擬器采樣點(diǎn)數(shù)從幾百點(diǎn)到上萬(wàn)點(diǎn)，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)很大時(shí)，這就要求有更高位的A/D轉(zhuǎn)換模塊，業(yè)界目前普遍采用10位到16位的AD轉(zhuǎn)換器件。
4、軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)是人機(jī)交換的窗口，一個(gè)良好的系統(tǒng)一定要有一個(gè)良好的軟件和其相匹配。對(duì)于太陽(yáng)模擬器的測(cè)試模塊必然也要有一個(gè)軟件系統(tǒng)，它主要起到兩個(gè)作用：一是系統(tǒng)控制；二是A/D采集信息的處理和分析。系統(tǒng)控制方面，軟件系統(tǒng)要做到控制的便捷化、自動(dòng)化，以減少人對(duì)儀器的直接操作。數(shù)據(jù)的分析與處理方面，首先是通過(guò)數(shù)據(jù)擬合出一條IV曲線(xiàn)，并通過(guò)這些數(shù)據(jù)給出太陽(yáng)電池的相關(guān)參數(shù)，比如開(kāi)路電壓、短路電流、功率等信息，并且通過(guò)合適的算法給出串聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻等信息。