本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)模擬器是模擬自然太陽(yáng)光譜和輻照度的一種光源設(shè)備，通常由光源和電源、光學(xué)部件和濾光片、控制操作系統(tǒng)、電子負(fù)載箱等組成。與真實(shí)太陽(yáng)相比，太陽(yáng)模擬器具有穩(wěn)定性強(qiáng)、不受天氣變化影響等優(yōu)點(diǎn)。其普遍應(yīng)用于太陽(yáng)電池電性能測(cè)試、光老化實(shí)驗(yàn)、熱斑耐久實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目。另外，在其他領(lǐng)域，如：衛(wèi)星的熱平衡試驗(yàn)、植物發(fā)育和良種培育、材料的耐輻照老化和高分子的固化測(cè)試等也有廣泛應(yīng)用。
目前，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏組件是最為核心的發(fā)電單元，其光電轉(zhuǎn)換特性，如短路電流(isc)、開(kāi)路電壓(voc)、最大功率(pmax)、轉(zhuǎn)換效率(η)、填充因子(ff)等，是最為關(guān)鍵的性能指標(biāo)。而且，最大功率參數(shù)還是貿(mào)易流通的結(jié)算單元和光伏電站設(shè)計(jì)評(píng)估的最關(guān)鍵量值。光伏組件光電轉(zhuǎn)換特性的測(cè)量準(zhǔn)確性直接影響到光伏企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和光伏電站的實(shí)際運(yùn)營(yíng)。目前光伏組件的光電性能測(cè)量基本都是基于太陽(yáng)模擬器代替真實(shí)太陽(yáng)進(jìn)行模擬照射。從而對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照度進(jìn)行高精度的測(cè)量有著極為重要的意義。然而在測(cè)量過(guò)程中，不可避免的會(huì)受到重復(fù)性誤差、測(cè)量設(shè)備誤差的影響，所以對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度校準(zhǔn)可以更精確的對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照度進(jìn)行測(cè)量確定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是，提供一種太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度校準(zhǔn)方法，可有效提高測(cè)量太陽(yáng)模擬器輻照度的精準(zhǔn)度。
為實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度校準(zhǔn)方法，涉及到探測(cè)器、電壓電流測(cè)量設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該方法還包括如下處理步驟，
步驟1：將探測(cè)器正對(duì)太陽(yáng)模擬器的發(fā)光面，采集太陽(yáng)模擬器輻照度強(qiáng)度變化信號(hào)；
步驟2：在測(cè)試點(diǎn)連續(xù)測(cè)量若干次，獲得各次測(cè)量的測(cè)量值，通過(guò)測(cè)量值計(jì)算獲得太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度；
步驟3：測(cè)量計(jì)算太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度b類(lèi)評(píng)定的不確定度，包括探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度，太陽(yáng)模擬器引入的不確定度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度；
步驟4：將a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度與b類(lèi)評(píng)定的不確定度計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)擴(kuò)展不確定度。
優(yōu)選地，在步驟1中，將探測(cè)器正對(duì)太陽(yáng)模擬器的發(fā)光面后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集太陽(yáng)模擬器輻照下探測(cè)器的短路電流經(jīng)i-v轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)采集太陽(yáng)模擬器輻照度強(qiáng)度變化信號(hào)。
優(yōu)選地，在步驟2中，通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的電壓測(cè)試值計(jì)算太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，計(jì)算式為，
其中，vi為測(cè)試點(diǎn)電壓測(cè)試值，
優(yōu)選地，在步驟3中，所述探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度通過(guò)將探測(cè)器放置于高穩(wěn)定度光源下，穩(wěn)定設(shè)定的時(shí)間后，測(cè)量探測(cè)器輸出信號(hào)并且根據(jù)測(cè)量的最大電流和最小電流通過(guò)計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
u1rel＝(imax–imin)/(imax+imin)×100％，
其中，imax為最大電流，imin為最小電流，u1rel為探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度。
優(yōu)選地，在步驟3中，所述太陽(yáng)模擬器引入的不確定度根據(jù)太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
u2rel＝urel/k，
其中，urel為太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度，k為太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度的包含因子，u2rel為太陽(yáng)模擬器引入的不確定度。
優(yōu)選地，在步驟3中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)精確度，按矩形分布計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
其中，u3為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)精確度，u3rel為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度。
優(yōu)選地，在步驟4中，所述標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式為，
其中，ucrel標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
優(yōu)選地，所述相對(duì)擴(kuò)展不確定度的計(jì)算公式為，
urel＝ucrel*k，
其中，urel標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
本發(fā)明通過(guò)探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且通過(guò)對(duì)各測(cè)量設(shè)備及太陽(yáng)模擬器的不確定度進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，可有效提高測(cè)量太陽(yáng)模擬器輻照度的精準(zhǔn)度。通過(guò)本發(fā)明還可以測(cè)量探測(cè)器的不確定度并且能夠通過(guò)準(zhǔn)確的測(cè)量測(cè)量探測(cè)器不同點(diǎn)重復(fù)性測(cè)量造成的不確定度。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，任何在本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的有限次的修改，仍在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度校準(zhǔn)方法，涉及到探測(cè)器、電壓電流測(cè)量設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，該方法還包括如下處理步驟，
步驟1：將探測(cè)器正對(duì)太陽(yáng)模擬器的發(fā)光面，采集太陽(yáng)模擬器輻照度強(qiáng)度變化信號(hào)；
步驟2：在測(cè)試點(diǎn)連續(xù)測(cè)量若干次，獲得各次測(cè)量的測(cè)量值，通過(guò)測(cè)量值計(jì)算獲得太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度；
步驟3：測(cè)量計(jì)算太陽(yáng)模擬器輻照度不均勻度b類(lèi)評(píng)定的不確定度，包括探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度，太陽(yáng)模擬器引入的不確定度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度；
步驟4：將a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度與b類(lèi)評(píng)定的不確定度計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)擴(kuò)展不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式為，
相對(duì)擴(kuò)展不確定度的計(jì)算公式為，
urel＝ucrel*k，
其中，ucrel標(biāo)準(zhǔn)不確定度，urel標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
在步驟1中，將探測(cè)器正對(duì)太陽(yáng)模擬器的發(fā)光面后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集太陽(yáng)模擬器輻照下探測(cè)器的短路電流經(jīng)i-v轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)采集太陽(yáng)模擬器輻照度強(qiáng)度變化信號(hào)。
在本實(shí)施例中，探測(cè)器為硅電池板，規(guī)格：125mm×125mm，2.6w。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量范圍200mv～80v。
在步驟2中，通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的電壓測(cè)試值計(jì)算太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，計(jì)算式為，
其中，vi為測(cè)試點(diǎn)電壓測(cè)試值，
在本實(shí)施例中，太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度uarel主要來(lái)源于太陽(yáng)模擬器在某一時(shí)間內(nèi)輻照度的重復(fù)性以及區(qū)域劃分與檢測(cè)器幾何尺寸不一致的測(cè)量重復(fù)性。
在步驟3中，探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度通過(guò)將探測(cè)器放置于高穩(wěn)定度光源下，穩(wěn)定設(shè)定的30分鐘后，測(cè)量探測(cè)器輸出信號(hào)并且根據(jù)測(cè)量的最大電流和最小電流通過(guò)計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
u1rel＝(imax–imin)/(imax+imin)×100％，
其中，imax為最大電流，imin為最小電流，u1rel為探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度。
在步驟3中，太陽(yáng)模擬器引入的不確定度根據(jù)太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
u2rel＝urel/k，
其中，urel為太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度，k為太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度的包含因子，u2rel為太陽(yáng)模擬器引入的不確定度。
在步驟3中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)精確度，按矩形分布計(jì)算獲得，計(jì)算公式為，
其中，u3為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)精確度，u3rel為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度。
本實(shí)施例的工作流程：在溫度變化不大于10℃，濕度≤80％rh的條件下，將探測(cè)器正對(duì)太陽(yáng)模擬器的發(fā)光面，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集太陽(yáng)模擬器輻照下探測(cè)器的短路電流經(jīng)i-v轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，采集太陽(yáng)模擬器輻照度強(qiáng)度變化信號(hào)；在測(cè)試點(diǎn)連續(xù)測(cè)量10次，獲得各次測(cè)量的電壓值，通過(guò)電壓值計(jì)算獲得太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度的a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度；通過(guò)將探測(cè)器放置于高穩(wěn)定度光源下，穩(wěn)定30分鐘后，測(cè)量探測(cè)器輸出信號(hào)并且根據(jù)測(cè)量的最大電流和最小電流通過(guò)計(jì)算獲得探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度；根據(jù)太陽(yáng)模擬器檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的校準(zhǔn)不確定度計(jì)算獲得太陽(yáng)模擬器引入的不確定度；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢定/校準(zhǔn)證書(shū)的標(biāo)定精確度，按矩形分布計(jì)算獲得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度；然后通過(guò)過(guò)將a類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度、探測(cè)器不穩(wěn)定度引入的不確定度、太陽(yáng)模擬器引入的不確定度和采集系統(tǒng)引起的不確定度進(jìn)行計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對(duì)擴(kuò)展不確定度。
通過(guò)本發(fā)明可有效提高測(cè)量太陽(yáng)模擬器輻照度的精準(zhǔn)度。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專(zhuān)利的實(shí)用性。