基于太陽能旁路二極管的溫升自動化測試裝置概述

楊莎 左興亮

摘 要 由于目前太陽能接線盒溫升測試全部是手工測試，整個測試耗時長，需要多次確認通電時間、調整電源輸出參數、測試一致性難以保證、測試效率低下;另外測試的溫度有時候可能偏高或偏低，不在控制范圍，還存在一定的安全隱患。針對這一問題，我們提出了自動化測試裝置。通過MCU控制器來控制各個測試工序，可以準確地記錄每一道的測試環境和當時的情況，以便發現問題，并改善。

關鍵詞 太陽能;接線盒;溫升;自動化

引言

隨著新能源的推廣，太陽能光伏電池接線盒也越來越普遍的運用各個角落，那么確保接線盒的使用安全，也就成為尤為重要的事情;而目前對接線盒做溫升測試實驗確是其中最重要的測試方法之一。所以它測試的結果的準確性，直接影響了接線盒是否可以使用。

現有的太陽能接線盒溫升測試時，首先將安捷倫采集儀的測試探頭通過膠來固定到二極管的本體上，接著將接線盒放入恒溫箱升溫至75℃后，采用普通恒流恒壓源對接線盒提供額定電流，通電1小時后讀取二極管溫度。之后電流增加到1.25倍額定電流后再通電一小時，最后確認二極管及接線盒的性能。整個過程大概需要4個小時，非常耗費時間;而且人員不能走開，因為要隨時觀察曲線是否有掉落現象[1]。

1MCU控制面板系統設計

本文所設計的MCU控制面板，主要是使整個測試過程實現自動化，具體的需求指標如下所述。

（1）MCU控制烤箱

通過MCU控制面板與烤箱連接，主要控制烤箱的兩個方面：①控制烤箱的溫度;②控制烤箱的開關;先將接線盒放置將接線盒放于烤箱中，然后控制器開始工作。具體流程：

a. 控制器發出信號給繼電器，從而打開烤箱;b. 控制器接著發出信號給溫度控制器，讓烤箱到達所設定的溫度;c.工作結束后，控制器發出信號給繼電器，讓烤箱停止工作。

（2）MCU控制恒流源

通過MCU控制面板與恒電源連接，主要控制恒流源的兩個方面：①控制恒流源的開關;②控制恒流源的輸出的電流值;接線盒的工作電流由恒流恒壓源提供。具體流程：a. 當烤箱的溫度達到設定值的時候，控制器發出信號給繼電器，從而打開恒流恒壓源;b. 控制器接著發出信號給電流控制器，讓恒流恒壓源到達所設定的電流并工作一個小時;c. 當一個小時結束后，控制器發出信號給電流控制器，讓恒流恒壓源到達所設定的電流的1.5倍后并工作一個小時;d. 工作結束后，控制器發出信號給繼電器，讓恒流恒壓源停止工作。

（3）MCU控制采集儀

通過MCU控制面板與采集儀連接，主要控制采集儀的兩個方面：①控制采集儀的采集時間;②控制采集儀的開關;接線盒的溫度數據由采集儀提供。具體流程：a.當恒流恒壓源開始工作時，控制器發出信號給采集儀，通知采集儀開始工作;b.控制器接著發出信號給溫度控制器，讓恒流恒壓源到達所設定的電流并工作一個小時;c.當一個小時結束后，控制器發出信號給電流控制器，讓恒流恒壓源到達所設定的電流的1.5倍后并工作一個小時;d.工作結束后，控制器發出信號給繼電器，讓恒流恒壓源停止工作[2]。

（4）MCU報警

通過MCU控制面板與蜂鳴器、發光二極管和感溫器連接，當曲線異常、溫度異常時，及時通知停止工作，并蜂鳴器發出聲音（10秒）發光二極管變成紅燈。

2MCU控制面板的運行方式

2.1 運行過程

首先將熱電偶線固定在待測接線盒內的二極管上，并放入恒溫箱，打開控制器及其他設備電源。通過數字鍵盤設置測試條件，主要有幾個方面：①待測接線盒的環境溫度（即恒溫箱的設定溫度）、測試電壓電流（即大功率測試電源的輸出電壓電流）、測試模式（根據測試要求的不同，選擇不同的計時方式。第一種模式是限定待測接線盒通電測試時長;第二種模式是限定待測接線盒通電測試后，盒內二極管保持溫度平衡的時長;第三種模式是既控制通電的時長，也控制溫度平衡的時長）。條件輸入時如果超過設備的額定工作范圍，將無法輸入。條件輸入完成后，按數字鍵盤上的開始鍵開始工作[3]。首先控制器將設定的溫度發送給恒溫箱，使其開始工作。同時控制器實時采集溫度采集單元采集到的待測接線盒內二極管的溫度及恒溫箱內溫度，并將結果實時發送給顯示器以顯示當前溫度。當恒溫箱內溫度和待測接線盒內二極管溫度達到設定的溫度時，控制器將測試電壓和電流參數發送給大功率測試電源，并使其工作，給待測接線盒提供測試電壓電流。控制器此時會根據設置測試條件時選擇的測試模式適時開啟計時功能，并將時間實時發送給顯示器顯示出來。當計時時間達到設置的時長時，控制器會根據測試設置，發送參數給大功率測試電源調節其輸出電流，并再次根據設置測試條件時選擇的測試模式適時開啟計時功能。再次達到設置的時長后，控制器控制大功率測試電源關閉輸出，關閉恒溫箱，停止測試，LED指示燈長亮，顯示器顯示測試時長，最終溫度。測試過程中，當采集到的溫度異常時LED指示燈閃爍，且蜂鳴器會發出報警，控制器自動控制大功率測試電源和恒溫箱停止工作[4]。

3結束語

本文利用MCU協調控制各個設備的工作條件以及時間，并通過實時通訊采集測試結果。預先在控制單元設置測試所需溫度，時間，以及電源需要輸出的電壓/電流等參數。設置完成后當控制單元接收到開始測試指令后，控制單元發出指令，打開恒溫箱并將預設溫度傳遞給恒溫箱?？刂茊卧獙崟r監控恒溫箱內溫度，放置于恒溫箱內的接線盒溫度以及待測試的每顆旁路二極管溫度，當二極箱內溫度以及二極管溫度達到預設溫度后，控制單元發出指令控制電源按照預設的參數提供輸出，并按照預設的測試時間測試。當測試完成后，自動關閉電源輸出，并將測試結果傳回主機。測試過程中如果出現溫度異常高或低的現象，自動終止測試，并發出警報。

參考文獻

[1] 滿紅.自動控制原理[M].北京：清華大學出版社，2011：101.

[2] 孔凡才.自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2011：37.

[3] （德）克勞特（Krauter，S）[M].北京：機械工業出版社，2008：59.

[4] 朱華.太陽能組件的旁路二極管導通實驗研究[D].常州：常州工學院，2014.