光伏面板/设备安全相关的检查:旁路二极管试验的概要
光伏电池的一部分因为灰尘或阴影等导致不能发电时,这部分成为负载,不仅发电效率降低,而且可能会升温而发展成为火灾。
为了防止这种情况发生,一般会在光伏电池中安装旁路二极管(如左图)。
它是它是一个二极管,用于“绕过”不发电的部分,以便让发电功率更加有效。JM16Z001中记载了此二极管是否出现故障的试验。
旁路二极管的短路故障
通常的光伏电池结构如左图所示。
旁路二极管发生故障时,连接该旁路二极管的部分(成为集群)发生短路,无法产生该部分产生的功率。在一般的结晶光伏电池中,当旁路二极管发生短路故障时,每个电池的开路电压降低约10 V,因此开路电压的精确测量是检测短路故障的有效手段。和相同结构的光伏电池串的开路电压相比,电压约10V较低时可能是旁路二极管的短路故障,开路电压降低不管是旁路二极管的短路,还可能是灰尘或阴影等影响发电,或者光伏电池本身损坏的情况,所以必须特别注意。
旁路二极管的开路故障
如果存在由于灰尘,阴影等而不能发电的部分,则旁路二极管的开路故障会有引起火灾的风险。因此,希望能有容易且有效地检测该故障的方法。由于与短路故障不同,光伏电池的单纯发电性能测量无法检测到,因此为了检测白天的开路故障,如JM16Z001所述,太阳能电池的一部分被屏蔽,对于每个旁路二极管都不得不进行调查,工作量很大且麻烦。此外,通过测量第二象限中的IV曲线,可以检测旁路二极管的开路故障,但是为了测量该部分的IV曲线,存在诸如需要大电源的问题,导致现场情况下的测量比较困难。由于这些问题,尽管指出了危险,但旁路二极管的开路故障诊断目前还没有完成。
旁路二极管测试仪FT4310-01
旁路二极管测试仪FT4310-01能够在现场很轻松的完成,对于之前来说较难的在日照下的旁路二极管的开路故障检测。
检测原理基于“IV曲线的概要”中描述的第二象限的IV曲线。
它还具有高精度直流电压表,可以找到1000V系统的10V电压差,不仅可以检测到开路故障,还可以检测短路故障。接下来对此进行详细的说明。
旁路二极管测试仪FT4310-01能做的事情
开路电压(Voc)/短路电流(Isc)的测量:
通过高精度的测量开路电压,可以检测旁路二极管的短路故障。而且,可以测量短路电流,而不需要大容量的短路断路器。
※短路故障检测是根据开路电压测量而定的,若非日照情况下不能测量。
旁路二极管的开路检测:
通过判断是否可以流过短路电流(Isc)+1A电流,能以组串为单位不分昼夜的检测旁路二极管的开路故障。
旁路路径的电阻测量:
旁路路径是指含旁路二极管在内的旁路电流流过的路径(如图所示)可以测量旁路路径的电阻。
其中包括光伏电池之间连接器的接触电阻、接线路径电阻、旁路二极管的导通电阻或存在劣化的电阻。
原则上无法预期精度,但如果是几Ω的电阻,则可以检测其精度。但是无法测量发电部分(光伏电池单元)的电阻。
FT4310-01给组串带来的影响
即使旁路二极管开路检测是可能的,因为破坏光伏电池是无意义的,所以充分考虑了在测量时对组串的影响。
首先测量Isc,然后是Isc + 1A的恒流控制,外加时间短至几ms,从测量原理,对组串的影响在测量IV曲线时,或者短路后测量绝缘电阻时大致相同,并不会破坏光伏电池。