Сонячні елементи, які знаходяться в складі сонячної панелі, не мають доступних контактів для вимірювання їх електричних параметрів. Таким чином, дістатись до окремого сонячного елементу у складі панелі можливо лише безконтактним методом. Слід зазначити, що безконтактне вимірювання є актуальним при вирішенні таких задач:
- отримання оперативної інформації про стан окремих сонячних елементів з метою раннього виявлення їх дефектів і прогнозування процесу деградації сонячної панелі під час її експлуатації;
- тестова перевірка кожного сонячного елементу панелі перед її монтажем у малодоступних і недоступних місцях: на дахах хмарочосів, на фасадах будівель, у космосі тощо.
Основою безконтактного вимірювання є два принципових моменти:
- через сонячну панель пропускають змінний вимірювальний сигнал;
- над будь-яким елементом сонячної панелі встановлюють безконтактний датчик, з якого знімають вимірювальний сигнал, амплітуда якого послаблюється при проходженні ланцюжка послідовно з’єднаних сонячних елементів.
Безконтактний датчик виготовлений із текстоліту, вкритого тонким шаром міді, і має форму плоского прямокутника. Датчик виконує роль антени, тому його називають також антенним датчиком. Поверхня датчика є провідником і разом із поверхнею сонячної пластини утворює конденсатор. Змінний сигнал при проходженні через елементи панелі буде наводити сигнал на обкладинці конденсатора – антенному датчику. Оскільки сонячні елементи в панелі з’єднують послідовно, то при однакових їх електричних параметрах сигнал на датчику від першого і до останнього елементу має рівномірно зменшуватись. Наявність нерівномірного стрибка амплітуди сигналу при пересуванні антенного датчика до сусіднього елементу буде свідчити про дефектність сонячного елементу. Свідченням прихованого дефекту сонячного елементу є зменшення його шунтового опору, внаслідок чого падіння сигналу на даному елементі стає меншим а сам сигнал мало відрізняється від сигналу сусіднього елементу.
На рисунку 1 наведено осцилограми сигналів від генератора та антенного датчика.
Рис. 1 – Осцилограми сигналів від генератора (з більшою амплітудою) та антенного датчика (має меншу амплітуду)
В досліді (Рис. 1) було застосовано синусоїдальний вимірювальний сигнал. Встановлено, що умови освітлення сонячної панелі не впливають на результати вимірювання: при затіненні або при освітленні і наявності напруги на виводах сонячної панелі безконтактний метод діє однаково ефективно.
Форма отриманих осцилограм (Рис. 1) вказує на певну затримку сигналу, причиною чого є наявність у сонячних елементах електричної ємності. На основі даних про різницю фазового кута сигналу генератора та сигналу датчика визначають ємність сонячного елементу.
Таким чином, безконтактні вимірювання дозволяють визначити такі параметри окремого сонячного елементу у складі панелі:
- шунтовий опір;
- ємність.
На перспективу необхідно дослідити придатність запропонованого методу для вимірювання послідовного опору сонячного елементу.
В ході проведених досліджень були визначені параметри і характеристики вимірювального сигналу:
- форма сигналу – синусоїдальна або прямокутна;
- шпаруватість прямокутного сигналу – від 2 до 10;
- полярність прямокутного сигналу – одно-полярний або двох-полярний симетричний;
- мплітуда сигналу – від 5 В до 15 В;
- частота сигналу - від 200 Гц до 3 кГц.
Датчик має такі параметри:
- площа поверхні – від 10% до 25% площі сонячного елементу;
- товщина діелектричного шару – від 1 мм до 3 мм;
- опір навантаження – від 1 МОм до 10 МОм.
Форма вимірювального сигналу може бути синусоїдальною або прямокутною. При синусоїдальній формі сигнал не спотворює свою форму при проходженні вимірювального тракту. Проте, при визначенні амплітудних або часових параметрів сигналу за допомогою осцилографу більш зручним є прямокутний сигнал.
Типова кремнієва сонячна панель із номінальною напругою 24 В має 60 елементів. Це означає, що вимірювальний сигнал змінюється приблизно на 1,6% при переході до наступного сонячного елементу. Дана величина визначає вимоги до метрологічних параметрів цифрового осцилографу. Наразі цифровий осцилограф має граничну похибку в межах 1-3%, що ускладнює процес безпосереднього вимірювання і потребує вдосконалення. Для підвищення роздільної здатності методу запропоновано використати активну антену [1].
Список літератури:
1. К.М. Божко, К.Я. Мушкет. АКТИВНА АНТЕНА У ВИМІРЮВАННЯХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ // Міжнародний науково-технічний журнал "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах", 2024, №3, c. 100-106. https://doi.org/10.31891/2219-9365-2024-79-14
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter