旁路二极管检查(第2部分)

检查太阳能模块旁路二极管系列的第一部分 (旁路二极管检查第 1 部分) 中我已详细阐述了旁路二极管上可能出现哪些故障,以及怎样查找受损的二极管。第二种故障模式,尤其在超压后经常出现的故障是经旁路二极管的短路。该故障和找出这类故障的方法是本文所要阐述的内容。正如第1部分所说,本文应该不适于“门外汉”阅读…

在根据VDE 0126-23 规则对光伏发电设施作定期检验时,重点是测量太阳能发电板的怠速电压。在测量中尤其需要注意的是,应将每条模块串的电压相互比较。在仔细测量电压的过程中能够发现的故障是损坏的二极管,它们造成了相关模块的短路。不幸的是,一块太阳能发电板的怠速电压还取决于其它因素,即模块温度和照射。此外,两个太阳能模块极少有完全相同的怠速电压,再加上生产中的公差,致使太阳能模块串总是体现出略微不同的怠速电压。因此在进行测量之前首先要考虑,寻找的究竟是哪类故障。对此必须清楚每条串联支路上的模块数量,以及每个模块各带几个旁路二极管。在结晶模块上通常是3个。然后取怠速电压最高的模块串上的怠速电压除以旁路二极管的数量。这样所得出的电压就是两条带有相同模块的串联支路所允许的最大电压差。如果两条支路的电压差高于此值,则不能完全排除存在故障的可能。
如果比较两条模块数量不同的串联支路的电压,则必须先进行换算。在进行该测量和随后对结果进行评估时,必须相当细致谨慎,因为各模块串之间的温差,测量过程中日照的变化和一个模块串的局部遮蔽都可能对怠速电压产生一个与受损旁路二极管相似的影响。

Bypassdiodencheck: Rueckstromthermographie eines Solarmoduls mit defekter Bypassdiode

如果确定模块数量相同的两条串联支路间存在显著的高电压差,那么第二步就要设法查明是否确实有一个旁路二极管受损,如果是,那么哪个模块受到了影响?
对此可采用两种方法:

  • 热成像 (最好是反向电流热成像)
  • 户外电致发光

白天做热成像时,必须具备达到至少400W/m² 的照射强度,以产生可感知的电流通过模块。在一个带有短路旁路二极管的模块上,最好的电池板的短路电流将流入受影响的局部支路 (模块的1/3)中。“较差”模块此时成为电源消耗者,热成像图将呈现较热和较冷电池板构成的短路典型的棋盘图案。此图像与带完好旁路二极管的模块区域显著不同,那里的电池板具有大致相同的温度。

Bypassdiodencheck: Rueckstromthermographie eines Solarmoduls mit defekter Bypassdiode

更简便的办法是用反向电流热成像法找出短路的旁路二极管。即给模块馈入一个反向电流。该办法不受天气影响,还可在夜间进行。输入电流的太阳能电池板被反向电流均匀加热,而带受损短路的旁路二极管的模块仍保持冷却,从而能被热成像仪轻松辨识。

采用户外电致发光的方法时,也给模块馈入一个反向电流,但这种方法只能夜间进行。通电的模块会发出红外光,可用特制相机拍摄下来。损坏的旁路二极管使受影响的模块局部短路,使得这个部分不能发光并因此易于识别出来。

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