Voor het analyseren van I-V-curven in fotovoltaïsche systemen gebruikt u een I-V-curvetracer om gemeten curven te vergelijken met standaard of voorspelde curven, waarbij rekening wordt gehouden met omgevingsinvloeden zoals schaduw of temperatuur.
Het “Schema voor probleemoplossing van PV-arrays” is een uitgebreide handleiding die is ontwikkeld op basis van ruime praktijkervaring, beoordelingen van literatuur over de betrouwbaarheid van PV-modules en deskundige input van het National Renewable Energy Laboratory (NREL). I-V-curvetracers, zoals de Fluke Solmetric PVA-1500, bieden gedetailleerde inzichten voor het identificeren van hardwareproblemen in fotovoltaïsche systemen. Factoren zoals schaduw, vervuiling, straling, temperatuur, en meettechnieken kunnen PV-prestatiemetingen echter compliceren.
Het stroomschema downloaden
Elk van de zes typen I-V-curveafwijkingen die in dit artikel worden besproken, wordt hier getoond. De afwijkingen zijn genummerd volgens de volgorde waarin we ze in het schema bekijken.
Een nuttige I-V-curve vastleggen
Controleer eerst of de test een nuttige I-V-curve oplevert. Als dit niet het geval is, controleert u of de meetsnoeren goed zijn aangesloten. Als ze dat zijn, dan is het broncircuit mogelijk niet volledig. Controleer of er een seriezekering is geïnstalleerd; zo ja, dan controleert u de zekering op doorgang. Als de seriezekering goed werkt, kan het probleem zich voordoen in de bedrading van het broncircuit. Voordat u test op defecte modules, kunt u controleren op open module-verbindingen en op tekenen van beschadiging, zoals brandplekken.
In zeldzame gevallen retourneert de test een I-V-curve die smalle verticale onderbrekingen of neerwaartse pieken vertoont. De oorzaak kan een intermitterende elektrische verbinding zijn, zoals een verwrongen meetsnoer of een onjuist gekrompen doorverbinder. Als de intermitterende verbinding zich in het PV-broncircuit bevindt, isoleert u deze en voert u de noodzakelijke reparaties uit.
Normale vorm & prestaties
Voor prestatieproblemen op locatie is een vergelijkingsstandaard nodig, die vaak gebaseerd is op gegevens op het typeplaatje van de module of metingen van aangrenzende circuits. I-V-curvetracers zoals de Fluke Solmetric PVA-1500 gebruiken software voor het voorspellen van prestatiekenmerken onder standaard testcondities, aangepast aan veldomstandigheden. Een normale vorm van de I-V-curve en een prestatiefactor tussen 90% en 100% geven gewoonlijk de correcte werking van het PV-broncircuit of de PV-module aan.
Afwijkingen van de I-V-curve identificeren
Er kunnen verschillende soorten afwijkingen van de I-V-curve optreden, elk met meerdere mogelijke oorzaken. Deze afwijkingen kunnen stappen of inkepingen in de curve omvatten, wat duidt op een stroomafwijking als gevolg van problemen zoals schaduw of beschadigde cellen.
1. I-V-curve met stappen
Inkepingen of stappen in de I-V-curve, het eerste type afwijking, worden geassocieerd met een stroomafwijking in het testcircuit. De stappen in de curve treden op wanneer bypass-diodes worden geactiveerd en stroom om cellen leiden die zwakker zijn of minder licht ontvangen. Het aantal en de breedte van de stappen variëren afhankelijk van de dichtheid en omvang van de schaduw. Veel omstandigheden veroorzaken een stroomafwijking, waaronder ongelijkmatige vervuiling, gedeeltelijke schaduw, beschadigde cellen of celreeksen of kortgesloten bypass-diodes.
2. Lage kortsluitstroom
In een verder normale I-V-curve kan een lager dan verwachte Isc-waarde het gevolg zijn van een gebruikersfout, slechte stralingsmeting, schaduw of vervuiling of prestatieproblemen van de module. Aangezien u sommige van deze problemen wellicht kunt verhelpen, komt dit tweede type afwijking vroeg in het probleemoplossingsschema aan bod.
3. Lage nullastspanning
Het derde type afwijking in het probleemoplossingsschema is een lage Voc. Een foutieve celtemperatuurmeting veroorzaakt hoogstwaarschijnlijk een lage Voc. Bovendien kan het erop lijken dat schaduw onder bepaalde testomstandigheden de Voc vermindert. Hardwareproblemen kunnen ook een mogelijke oorzaak zijn. Aangezien een nullastspanning echter een van de laagste verouderingssnelheden van alle PV-moduleparameters heeft, moet u rekening houden met andere oorzaken voordat u concludeert dat er een causaal verband is tussen celdegradatie en een lage Voc.
4. Rondere knie
Een ronder dan verwachte knie karakteriseert het vierde type afwijking van de I-V-curve. Het is vaak moeilijk om te bepalen of een ronder kniegebied een duidelijke I-V-curveafwijking is of dat het een illusie is die wordt veroorzaakt door veranderingen in de helling van de curve. De ronding van de knie op zich is waarschijnlijk een manifestatie van het verouderingsproces. U moet het circuit opnieuw testen en controleren in de loop van de tijd om trends te identificeren en te volgen.
5. Lage spanningsverhouding
Een lager dan verwachte helling in de verticale lijn van de I-V-curve onderscheidt de vijfde afwijking van de I-V-curve. U kunt deze conditie detecteren door de gemeten en voorspelde curven visueel te vergelijken of door de spanningsverhoudingswaarden in de populatie stringmetingen te vergelijken, met de voorwaarde dat de curven vrij zijn van stappen door mismatch-effecten. De spanningsverhouding berekent u als volgt: VMP ÷ VOC. De spanningsverhouding is een uitstekende meeteenheid voor het identificeren van een reeks met een atypische helling in de verticale lijn van de I-V curve.
6. Lage stroomverhouding
Een hoger dan verwachte helling in de horizontale lijn van de I-V-curve onderscheidt de zesde en laatste afwijking van de I-V-curve. U kunt deze conditie detecteren door de gemeten en voorspelde curven visueel te vergelijken of door de stroomverhoudingswaarden in de populatie stringmetingen te vergelijken, zolang de curven vrij zijn van stappen door mismatch-effecten. De stroomverhouding berekent u als volgt: IMP ÷ ISC De stroomverhouding is een uitstekende meeteenheid voor het identificeren van een reeks met atypische hellingen in de horizontale lijn van de bijbehorende I-V curve. Voordat u op zoek gaat naar hardwareproblemen, moet u fouten in de meting van schaduw, vervuiling en straling uitsluiten.
I-V-curvetracers voor probleemoplossing gebruiken
I-V-curvetracers, zoals de Fluke Solmetric PVA-1500, spelen een cruciale rol bij het oplossen van problemen met PV-systemen. Ze bieden niet alleen gedetailleerde gegevens voor het identificeren van problemen, maar helpen ook bij het documenteren en bewaken van de systeemprestaties in de loop van de tijd.
Om problemen met PV-systemen effectief op te lossen, is een uitgebreid begrip van zowel hardware- als omgevingsfactoren vereist. Het gebruik van geavanceerde instrumenten zoals de Fluke Solmetric PVA-1500 en het volgen van gestructureerde methodologieën kan de nauwkeurigheid en efficiëntie bij het diagnosticeren en oplossen van prestatieproblemen in fotovoltaïsche systemen aanzienlijk verbeteren.