1.一种硅半导体太阳能电池参数测量仪,其特征在于,包括STM32单片机、与STM32单片机连接的用于A/D前端电路的比例控制电路、用于显示关键参数以及绘制曲线的LCD屏幕以及用于充当前端电路负载的可编程电阻;
测量仪上设有开始测量模式、寻找最大功率点模式、填充因子模式和绘制功率曲线模式;
开始测量模式开启,通过STM32单片机改变可变电阻值,从而测量开路电压和短路电流;
在寻找最大功率点模式下,通过STM32单片机控制可编程电阻实现线性负载变化,从而测出对应功率,并实时对比记录最大功率点;
填充因子模式下,根据已测的开路电压、短路电流、以及最大功率点,计算出填充因子并显示在LCD屏幕上;
在绘制功率曲线模式下,利用在寻找最大功率点模式下记录的各负载下各个电压、电流对应值,通过打点法绘制电流‑电压曲线和功率‑电压曲线;
STM32单片机根据在LCD屏幕上的触屏输入判断工作模式,如果需要改变可编程电阻的值,则通过对应IO电平变化控制电阻阻值变化,测得变化以后的电压、电流值并保存在对应数组中,对比是否需要替换最大功率点;如果不需要改变可编程电阻的值,则判断是否需要绘制图像,如果需要,则抽取对应保存的数组和队列,最后再在LCD屏幕上显示关键参数或绘制图像;
测量仪的电压电流采集部分包括STM32单片机A/D模块,A/D前端电路和可编程电阻;
A/D前端电路由LM358构成,采用同向比例放大器电路设计以及射级跟随器电路设计;
STM32单片机A/D模块,STM32F407的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器,它有19个通道,这些通道的A/D转换采用单次、连续扫描或间断模式中的任意一种执行,其转换时间为0.41us,转换精度为0.805mV,开启其两个通道用来检测电压和电流,并使用卡尔曼滤波以及均值滤波来预测和减少误差;
可编程电阻模块采用二进制递增的电阻排序法,每2的n次方接一个继电器,共24路继电器,再通过软件编程控制电阻实现自动化负载输入。
2.如权利要求1所述的一种硅半导体太阳能电池参数测量仪,其特征在于,STM32单片机的电压电流采集部分还包括自动跟踪算法,单片机进入开始测量模式后,系统会记录实时数据,并实时对比功率最大值,记录最大功率点以及对应负载值。
3.如权利要求2所述的一种硅半导体太阳能电池参数测量仪,其特征在于,STM32单片机的电压电流采集部分还包括计算填充因子部分,单片机结束测量后,由于可编程电阻的线性电阻输入,系统可以测出光伏电池的开路电压Uoc、短路电流Isc,再根据填充因子FF=Pmax/(Uoc*Isc)计算出填充因子值并显示在LCD屏幕上。
4.如权利要求3所述的一种硅半导体太阳能电池参数测量仪,其特征在于,LCD屏幕包括LCD触屏模式反馈部分、LCD显示关键参数部分和LCD绘制功率曲线部分;
LCD触屏模式反馈部分使用投射电容式触摸,LCD屏幕中传感器利用触摸屏电极发射出静电场线,并在玻璃表面的横向和纵向的ITO电极的交叉处形成电容,再扫描每个交叉处的电容变化,来判定触摸点的位置;触摸时会影响到相邻电极的耦合,从而改变交叉处的电容量,则可侦测到每个交叉点的电容值和触摸后电容变化,再在软件中根据协议读取相应的坐标值,再进行判断和处理;
LCD显示关键参数部分:单片机根据LCD触屏模式反馈部分触摸反馈来判断模式选择,包括开始检测模式选项、寻找最大功率点模式选项、功率因子模式选项和绘制功率曲线模式选项,采用多叉数的方式将对应的太阳能电池关键参数显示在LCD屏幕上;
LCD绘制功率曲线部分:单片机在开始检测以后,控制可编程电阻实现连续线性负载改变,并将负载对应的包括电流、电压、功率在内的数据保存在数组中,再在绘制曲线模式下根据电压值绘制出功率‑电压和电流‑电压曲线,并标注最大功率点,以及对应的负载值。
5.如权利要求1‑4中任一项所述的一种硅半导体太阳能电池参数测量仪的操作方法,其特征在于,主要涉及到如下几个步骤:开始检测步骤:在LCD屏幕上按下开始测量模式,光源照射到硅半导体太阳能电池,并接入到回路中,由STM32控制可编程电阻,将负载调零和断开,测得太阳能电池的开路电压和短路电流并显示在LCD屏幕上;
寻找最大功率步骤:在LCD屏幕上按下寻找最大功率点模式,STM32控制可编程电阻,实现连续线性的负载增加,并实时记录电压和电流,计算出实时功率,再实时对比功率,将最大功率点记录下来,当电阻值增加到断开,将测得的最大功率点显示在LCD屏幕上;
功率因子计算步骤:在LCD屏幕上按下功率因子模式,由于寻找最大功率步骤中线性变换电阻值,其电压、电流变化曲线也是连续并且被记录在数组中,通过打点法绘制曲线,x轴范围为0‑开路电压Uoc,y轴范围为0‑短路电路Isc,将数组中记录的点打印到LCD屏上,再连点成线,绘制出一条连续的电流‑电压曲线,再按照同样的方法绘制一条功率‑电压曲线,并标注最大功率点以及对应电阻值。