Verwenden Sie für die Analyse von I-U-Kennlinien bei PV-Anlagen einen I-U-Kennlinienschreiber, um gemessene Kennlinien unter Berücksichtigung von Umgebungseinflüssen wie Verschattung oder Temperatur mit Standard- oder prognostizierten Kennlinien zu vergleichen.
Das Ablaufdiagramm zur Fehlersuche bei PV-Arrays ist ein umfassender Leitfaden, der auf der Grundlage von Praxiserfahrungen, Literaturquellen zur Zuverlässigkeit von PV-Modulen und Expertenbeiträgen des National Renewable Energy Laboratory (NREL) entwickelt wurde. I-U-Kennlinienschreiber wie Fluke Solmetric PVA-1500 bieten detaillierte Einblicke zur Identifizierung von Leistungsproblemen der Hardware von PV-Anlagen. Faktoren wie Verschattung, Verschmutzung, Einstrahlungsstärke, Temperatur und Messverfahren können die Messung der Leistung von PV-Anlagen kompliziert gestalten.
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In diesem Artikel werden sechs Abweichungsarten bei I-U-Kennlinien erörtert. Die Abweichungen werden in der Reihenfolge nummeriert, wie sie im Ablaufdiagramm auftauchen.
Erfassung einer verwendbaren I-U-Kennlinie
Überprüfen Sie zunächst, ob die Prüfung eine verwendbare I-U-Kennlinie ausgibt. Ist dies nicht der Fall, prüfen Sie, ob die Messleitungen ordnungsgemäß angeschlossen sind. Wenn ja, ist der Quellstromkreis möglicherweise nicht geschlossen. Überprüfen Sie, ob eine Vorsicherung eingebaut ist; wenn ja, prüfen Sie die Sicherung auf Durchgang. Wenn die Vorsicherung die Prüfung besteht, liegt das Problem möglicherweise in der Verkabelung des Quellstromkreises. Bevor Sie auf fehlerhafte Module prüfen, achten Sie auf unterbrochene Modulverbindungen und auf Anzeichen von Beschädigungen wie Brandspuren.
In seltenen Fällen geben Prüfungen eine I-U-Kennlinie aus, die schmale vertikale Signalausfälle oder Spitzen nach unten aufweist. Die Ursache kann ein Wackelkontakt sein, z. B. verursacht durch eine beschädigte Messleitung oder eine falsch gecrimpte Stoßverbindung. Wenn sich der Wackelkontakt im PV-Quellstromkreis befindet, isolieren Sie ihn, und führen Sie die erforderlichen Reparaturen durch.
Normale Form & Leistung
Bei Leistungsproblemen im Feld wird ein Vergleichswert benötigt, der häufig auf den Typenschilddaten des Moduls oder auf Messungen benachbarter Stromkreise basiert. I-U-Kennlinienschreiber wie Fluke Solmetric PVA-1500 verwenden eine Software, die Leistungsmerkmale unter Standardprüfbedingungen prognostiziert und dabei auch Bedingungen vor Ort berücksichtigt. Eine normale Form der I-U-Kennlinie und ein Leistungsfaktor zwischen 90 % und 100 % weisen in der Regel auf die korrekte Funktion des PV-Quellstromkreises oder Moduls hin.
Identifizieren von I-U-Kennlinienabweichungen
Bei I-U-Kennlinien können verschiedene Abweichungsarten auftreten, die jeweils mehrere mögliche Ursachen haben. Diese Abweichungen können sich als Stufen oder Einschnitte in der Kennlinie äußern und weisen auf eine Abweichung der Stromstärke aufgrund von Problemen wie Verschattung oder Zellenbeschädigung hin.
1. Gestufte I-U-Kennlinie
Stufen oder Einschnitte in der I-U-Kennlinie sind die erste Abweichungsart. Sie sind auf eine Abweichung der Stromstärke im geprüften Stromkreis zurückzuführen. Die Stufen in der Kennlinie treten auf, wenn Bypass-Dioden aktiviert werden und den Strom an Zellen vorbeileiten, die schwächer sind oder weniger Einstrahlung erhalten. Anzahl und Breite der Stufen variieren je nach Intensität und Umfang der Verschattung. Viele Bedingungen führen zu einer Abweichung der Stromstärke, z. B. ungleichmäßige Verschmutzung, Teilverschattung, beschädigte Zellen bzw. Zellstränge oder kurzgeschlossene Bypass-Dioden.
2. Niedriger Kurzschlussstrom Isc
In einer ansonsten normalen I-U-Kennlinie kann ein unter der Erwartung liegender Isc-Wert durch Bedienfehler, geringe Einstrahlungsstärke, Verschattung, Verschmutzung oder Leistungsprobleme des Moduls verursacht werden. Da Sie einige dieser Probleme möglicherweise beheben können, wird diese zweite Abweichungsart im Ablaufdiagramm zur Fehlersuche frühzeitig behandelt.
3. Niedrige Leerlaufspannung Uoc
Die dritte Abweichungsart im Ablaufdiagramm zur Fehlersuche ist ein niedriger Uoc-Wert. Eine fehlerhafte Messung der Zelltemperatur verursacht höchstwahrscheinlich einen niedrige Leerlaufspannung. Zusätzlich kann eine Verschattung unter bestimmten Prüfbedingungen den Uoc-Wert mindern. Hardwareprobleme sind ebenfalls möglich. Da die Leerlaufspannung jedoch eine niedrigere Alterungsrate als viele andere PV-Modulparameter aufweist, sollten Sie andere Ursachen berücksichtigen, bevor Sie zu dem Schluss gelangen, dass ein Kausalzusammenhang zwischen Zell-Degradation und niedrigem Uoc-Wert besteht.
4. Rundere Biegung
Eine Biegung, die runder ist als erwartet, zeichnet die vierte Abweichungsart bei I-U-Kennlinien aus. Es ist oft schwer zu erkennen, ob ein Bereich mit runderer Biegung eine ausgeprägte Störung der I-U-Kennlinie darstellt, oder ob es sich um eine Täuschung durch Änderungen in der Kennliniensteigung handelt. Die runde Form der Biegung allein ist wahrscheinlich eine Ausprägung des Alterungsprozesses. Sie müssen den Stromkreis erneut prüfen und im Zeitverlauf beobachten, um Trends erkennen und verfolgen zu können.
5. Niedriges Spannungsverhältnis
Die fünfte Abweichungsart der I-U-Kurve ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des vertikalen Abschnitts der I-U-Kurve geringer ist als erwartet. Sie erkennen diesen Zustand, indem Sie die gemessenen und prognostizierten Kennlinien visuell vergleichen oder die Werte des Spannungsverhältnisses über die Gesamtheit der Strangmessungen miteinander vergleichen, wobei die Kennlinien keine Stufen aufgrund von Fehlanpassungseffekten haben dürfen. So berechnen Sie das Spannungsverhältnis: Ump ÷ Uoc. Das Spannungsverhältnis eignet sich sehr gut zum Identifizieren eines Strangs mit einer atypischen Steigung im vertikalen I-U-Kennlinienabschnitt.
6. Niedriges Stromstärkenverhältnis
Die sechste und letzte Abweichungsart bei I-U-Kennlinien zeichnet sich durch eine über der Erwartung liegende Steigung im horizontalen Abschnitt der I-U-Kennlinie aus. Sie erkennen diesen Zustand, indem Sie die gemessenen und prognostizierten Kennlinien visuell vergleichen oder die Werte des Stromstärkenverhältnisses über die Gesamtheit der Strangmessungen miteinander vergleichen, wobei die Kennlinien keine Stufen aufgrund von Fehlanpassungseffekten haben dürfen. So berechnen Sie das Stromstärkenverhältnis: Imp ÷ Isc Das Stromstärkenverhältnis eignet sich sehr gut zum Identifizieren eines Strangs mit einer atypischen Steigung im horizontalen I-U-Kennlinienabschnitt. Bevor Sie nach Hardwareproblemen suchen, sollten Sie jegliche Messfehler durch Verschattung, Verschmutzung und Einstrahlungsstärke ausschließen.
Verwendung von I-U-Kennlinienschreibern bei der Fehlersuche
I-U-Kennlinienschreiber wie Fluke Solmetric PVA-1500 spielen eine entscheidende Rolle bei der Fehlersuche in PV-Systemen. Sie liefern nicht nur detaillierte Daten zur Erkennung von Problemen, sondern unterstützen auch die Dokumentation und Überwachung der Systemleistung im Zeitverlauf.
Eine effektive Fehlersuche bei PV-Systemen erfordert umfassende Kenntnisse der Hardware und der Umgebungsfaktoren. Die Verwendung moderner Hilfsmittel wie Fluke Solmetric PVA-1500 und die nachfolgend beschriebenen strukturierten Vorgehensweisen können die Genauigkeit und Effizienz bei der Diagnose und Lösung von Leistungsproblemen bei PV-Anlagen erheblich verbessern.