一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器及其檢測(cè)方法，其中光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器包括光伏電池組件以及與其串聯(lián)形成閉合回路的分流器，所述光伏電池組件用以將光輻射轉(zhuǎn)換為電流量，所述分流器用以將所述電流量轉(zhuǎn)換為用以計(jì)算光輻照強(qiáng)度的電壓值。本發(fā)明以低成本實(shí)現(xiàn)光輻照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，安裝便捷，適合大量工程項(xiàng)目的推廣使用。
【專利說(shuō)明】一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器及其檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光輻射的智能檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器及其檢測(cè)方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，日常生活中對(duì)太陽(yáng)能的利用越來(lái)越廣泛，其中多涉及汽車，家電、氣象、農(nóng)業(yè) 等行業(yè)。在太陽(yáng)能熱水器等家電領(lǐng)域，對(duì)太陽(yáng)能的利用主要面臨光輻照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集困難 的智能化難題。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，用來(lái)檢測(cè)光輻照強(qiáng)度的傳感器多采用實(shí)驗(yàn)室級(jí)別專業(yè)測(cè)試傳感器， 同時(shí)配置電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。例如，TBQ-2太陽(yáng)總輻射表，它是利用熱電效應(yīng)原理測(cè)量太陽(yáng) 總輻射，主要由雙層石英玻璃罩、感應(yīng)元件、遮光板、表體、干燥劑等部分組成，感應(yīng)元件采 用繞線電鍍式多接點(diǎn)熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層，熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上，而冷結(jié) 點(diǎn)則位于機(jī)體內(nèi)，當(dāng)有陽(yáng)光照射時(shí)溫度升高，冷熱接點(diǎn)產(chǎn)生溫差電勢(shì)，在線性范圍內(nèi)，該電 動(dòng)勢(shì)與太陽(yáng)輻照度成正比。
[0004] 但是，上述所述太陽(yáng)總輻射表不適用于工程項(xiàng)目，其主要存在以下缺陷：
[0005] 1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴：上述所述太陽(yáng)總輻射表，主要包括雙層石英玻璃罩、感應(yīng) 元件、遮光板、表體、干燥劑等，為減小溫度對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響還需配有溫度補(bǔ)償線路，結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，且為保障測(cè)量精度，對(duì)各元器件要求較高，如玻璃罩為經(jīng)過(guò)精密的光學(xué)冷加工磨制而 成，制作成本高。
[0006] 2、安裝要求復(fù)雜，需定期維護(hù)保養(yǎng)：基于總輻射表設(shè)計(jì)特點(diǎn)，儀器需安裝在四周 空曠、儀器感應(yīng)面上終年沒(méi)有任何障礙物的地方，而且每次使用之前都應(yīng)先調(diào)整底角螺栓， 使水平泡內(nèi)的小氣泡處于中心圈內(nèi)，另外還需定期更換干燥劑和擦拭玻璃罩以滿足精度要 求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述太陽(yáng)總輻射表安裝復(fù)雜、成本高等問(wèn)題，提出的一種依 據(jù)光伏板的光伏特性曲線進(jìn)行光輻照強(qiáng)度測(cè)試的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器及其檢測(cè)方法，使安裝 檢測(cè)便捷、大大降低成本，且適用于工程項(xiàng)目，無(wú)需維護(hù)保養(yǎng)。
[0008] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，包括用以將光輻射轉(zhuǎn)換 為電流量的光伏電池組件和將電流量轉(zhuǎn)換為電壓值的分流器，所述光伏電池組件與分流器 串聯(lián)形成閉合回路。
[0009] 作為優(yōu)選，考慮到光伏板的特性曲線受溫度的影響，在所述光伏電池組件背面設(shè) 置感測(cè)光伏板溫度的溫度傳感器。
[0010] 作為優(yōu)選，所述光伏電池組件，采用乙烯基乙酸乙脂膜將單晶電池片粘結(jié)在鋼化 玻璃和背板之間。
[0011] 作為優(yōu)選，在所述光伏電池組件的邊緣設(shè)有鋁邊框，以保護(hù)組件和方便組件的連 接固定。
[0012] 作為優(yōu)選，所述低鐵鋼化玻璃為自清潔玻璃，以減少灰塵的沉積對(duì)檢測(cè)的影響。
[0013] 本發(fā)明另外還提出一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法，包括：a.光伏電池組件接 受光輻射并將其轉(zhuǎn)換為電流量；b.分流器將電流量轉(zhuǎn)換為電壓值；c.依據(jù)電壓值得出光輻 照強(qiáng)度的大小。
[0014] 作為優(yōu)選，在所述c步驟之前還包括對(duì)光伏電池板進(jìn)行溫度檢測(cè)的步驟，所述c步 驟中結(jié)合溫度和電壓值得出光輻照強(qiáng)度值。
[0015] 作為優(yōu)選，利用函數(shù)計(jì)算的方法，經(jīng)大量及反復(fù)數(shù)據(jù)整理進(jìn)行Matlab仿真得到不 同環(huán)境下光輻照強(qiáng)度曲線函數(shù)？(1)=8.817【1+(1'-25)*0.4】+14.015，其中疋"）為光 輻照強(qiáng)度值；X為測(cè)試電壓值；T為電池板溫度值，通過(guò)上述函數(shù)計(jì)算出光輻照強(qiáng)度數(shù)值。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：
[0017] 1、本發(fā)明采用全新的檢測(cè)原理和手段進(jìn)行光輻照強(qiáng)度實(shí)測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本實(shí) 現(xiàn)光輻照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集，很適合大量工程項(xiàng)目的推廣使用。
[0018] 2、安裝使用時(shí)同被測(cè)產(chǎn)品從平面安裝，直接固定于光伏板或集熱器支架即可，安 裝監(jiān)測(cè)便捷，且無(wú)需維護(hù)保養(yǎng)。
[0019] 3、對(duì)電池板特性曲線進(jìn)行溫度補(bǔ)償，經(jīng)大量及反復(fù)數(shù)據(jù)整理進(jìn)行Matlab仿真得 到不同環(huán)境下光輻照強(qiáng)度曲線函數(shù)來(lái)計(jì)算光輻照強(qiáng)度數(shù)值，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單可靠。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法流程圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例四光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法流程圖；
[0024] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例四光伏電池板伏安特性曲線圖；
[0025] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例四光伏電池板溫度特性曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了能夠更清楚的理解本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體 實(shí)施方式做詳細(xì)地描述：
[0027] 實(shí)施例一，如圖1所示，本實(shí)施例提供的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，包括用以將光輻射轉(zhuǎn) 換為電流量的光伏電池組件和將電流量轉(zhuǎn)換為電壓值的分流器，光伏電池組件與分流器串 聯(lián)形成閉合回路，其中光伏電池組件從上至下依次包括鋼化玻璃、單晶電池片和背板，三者 通過(guò)乙烯基乙酸乙脂膜（EVA)固定粘結(jié)，單晶電池片的正負(fù)極由光伏電池組件接線盒引 出。
[0028] 本實(shí)施例中鋼化玻璃采用低鐵自清潔玻璃，規(guī)格為200mm*150mm，透光率高，同時(shí) 能減少灰塵的沉積對(duì)檢測(cè)的影響，對(duì)單晶電池片起到很好的保護(hù)作用；單晶電池片采用規(guī) 格為125mm*125mm的方片；分流器采用規(guī)格為SD-10A的0. 5級(jí)雙輸入雙輸出分流器；背板 采用聚氟乙烯復(fù)合膜（TPT)，耐候性強(qiáng)，與粘結(jié)材料結(jié)合牢固，有利于光電轉(zhuǎn)換效率的提高； 組件的正負(fù)極在接線盒內(nèi)與設(shè)計(jì)好的電纜相連接，接線盒對(duì)接線起到保護(hù)作用，接線盒與 光伏電池組件部件以及引出線處采用硅膠密封，以預(yù)防下雨等環(huán)境因素的影響。各元件組 合封裝成200mm*150mm*40mm的光伏電池組件，并預(yù)留正負(fù)極引線一套，元器件穩(wěn)定性好、 成本低。
[0029] 安裝使用時(shí)，光伏電池組件同被測(cè)產(chǎn)品從平面安裝，直接固定于光伏板或集熱器 支架即可，光伏電池組件采用無(wú)罩設(shè)計(jì)，減小了光線折射和反射的損失，另外在光伏電池組 件的邊緣設(shè)有鋁邊框，以保護(hù)組件和方便組件的連接固定，光輻射透過(guò)鋼化玻璃經(jīng)單晶電 池片轉(zhuǎn)換為電流量，電流通過(guò)分流器轉(zhuǎn)換為便于分析的電壓值，根據(jù)電壓值獲得光輻照強(qiáng) 度值，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，安裝方便。
[0030] 本實(shí)施例光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器提供的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單，成本低。
[0031] 實(shí)施例二，考慮到光伏板的特性曲線受溫度的影響，需對(duì)光伏板的特性曲線進(jìn)行 溫度補(bǔ)償，如圖2所示，相較于實(shí)施例一，實(shí)施例二與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于在光伏電池 組件背面增加一用以感測(cè)電池板溫度的溫度傳感器，并由傳感器引線將溫度信號(hào)引出至外 部設(shè)備。通過(guò)溫度校正，結(jié)合電壓值獲得更為準(zhǔn)確的光輻照強(qiáng)度值，檢測(cè)精度更為準(zhǔn)確。
[0032] 本實(shí)施例光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器與TBQ-2太陽(yáng)總輻射表測(cè)試光輻照強(qiáng)度的對(duì)比試驗(yàn) 結(jié)果如下表所示。
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，包括光伏電池組件以及與其串聯(lián)形成閉合回 路的分流器，所述光伏電池組件用以將光輻射轉(zhuǎn)換為電流量，所述分流器用以將所述電流 量轉(zhuǎn)換為用以計(jì)算光輻照強(qiáng)度的電壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，所述光伏電池組件背面設(shè) 有用以感測(cè)光伏板溫度的溫度傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，所述光伏電池組件從上至 下依次包括鋼化玻璃、單晶電池片和背板，三者通過(guò)乙烯基乙酸乙脂膜固定粘結(jié)，所述單 晶電池片的正負(fù)極由光伏電池組件接線盒引出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，所述光伏電池組件邊緣設(shè) 有鋁邊框。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，所述分流器與分流器接線 盒相連，并由分流器接線盒引出線將測(cè)試信號(hào)引出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器，其特征在于，所述鋼化玻璃為低鐵自清 潔玻璃。
7. -種光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 光伏電池組件接受光輻射并將其轉(zhuǎn)換為電流量； 分流器將電流量轉(zhuǎn)換為電壓值； 依據(jù)電壓值得出光輻照強(qiáng)度的大小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述c步驟之 前還包括對(duì)光伏電池板進(jìn)行溫度檢測(cè)的步驟，所述c步驟中結(jié)合溫度和電壓值得出光輻照 強(qiáng)度值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光輻照強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟c中， 通過(guò)如下函數(shù)計(jì)算出光輻照強(qiáng)度數(shù)值： F(x)=8.817【x+ (T-25) * 0.4】+14.015， 其中：F (x)為光輻照強(qiáng)度值；x為測(cè)試電壓值；T為電池板溫度值。
【文檔編號(hào)】G01J1/42GK104457978SQ201410558112
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】劉曉紅 申請(qǐng)人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)