专利名称：一种太阳能电池板紫外预处理试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟环境老化试验装置，尤其涉及一种太阳能电池板紫外预处理
试验装置。
背景技术：
太阳能电池板，在投入运行之前需要进行试验，以在尽可能合理的经费和时间内确定组件的电性能和热性能，表明组件能够在规定的气候条件下长期使用。IEC 1215《地面用晶体硅光伏组件-设计、鉴定和定型》是光伏发电系统中的一项基础标准。紫外线对地球上的生命和其它物质有巨大的作用和影响。它几乎是所有暴露于户外的材料发生降解的主要原因，也是导致很多物质材料性质变化或产生活性的因素。根据 IEC 1215标准，光伏组件在热循环和湿度冻结测试之前必须做紫外线(UV)辐射预处理，以确定这些材料及胶粘剂受紫外线产生的退化。自然界中难以获得均一、长久且稳定的紫外线光源，而目前市面上已有的紫外线老化系统针对性不强、操作复杂、价格昂贵且不能满足特殊试验的需要。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有的紫外线老化系统的不足，提供一种操作简单、经济实用且能满足太阳能电池板紫外预处理试验需要的太阳能电池板紫外预处理试
验装置。技术方案本发明所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，由主箱体和控制柜组成，所述主箱体内设有加热空间，所述加热空间的内壁上设置有加热器；所述加热空间的前侧设有两组由紫外灯控制器控制的紫外灯管，两组紫外灯管穿插布置，其中一组紫外灯管由电机传动机构带动；所述加热空间内设有由电机带动的太阳能电池板转架；转架上装有由电机组带动进行平面扫描的辐射计、UVB探测器和UVA探测器；所述主箱体内设有环境温度检测元件；所述主箱体内设置有排风装置；所述控制柜中设置有对主体箱内部件进行控制的工控机，所述工控机通过运动控制卡接伺服电机实现运动功能；所述工控机通过多功能卡实时读取辐射计、UVB探测器和 UVA探测器的检测数据；所述工控机通过多功能卡接继电器控制紫外灯控制器、加热器和排风装置；所述环境温度检测元件与热电偶输入�？榱樱偻ü齊S485串口与所述工控机通讯。所述两组紫外灯管分别为UVA灯管48支、UVB灯管16支，长度均为1. 8米，通过伺服电机带动一组灯管运动实现两组紫外灯管的交叉调节；工控机通过给运动控制卡发送相应的指令调节灯管交叉度。所述加热空间大小为3m*2.6m*0.^i，所述加热器可控制太阳能电池板温度在 600C 士5°C;工控机通过温度采集�？椴饬考尤瓤占湮露龋刂艻/O板输出数字信号控制加热器，保持加热空间温度稳定。
所述环境温度检测元件为K型热电偶，设置在8个温度检测点处，其中，被测太阳能电池板平面有4个温度检测点，太阳能电池板加热空间有2个温度检测点，外围环境有2 个温度检测点，温度测量精度在士2°C内。所述排风装置为工业型臭氧排风装置，由工控机控制定时排除臭氧。所述太阳能电池板转架为长方体笼状，由20mm宽的钢条焊接而成，其四角装有由电机带动的可移动的滑轮；所述太阳能电池板转架一侧长方形截面的四个顶点各装有一个齿轮，垂直方向两组齿轮上各装有一根链条，水平方向下面一组齿轮上也装有一根链条。所述主箱体上设有门体，并配有电子门锁；；所述工控机通过多功能卡接继电器控制所述电子门锁的开启，电子门锁在完全断电的情况下也可以用钥匙打开。所述门体上设置有采用具有高度防辐射功能的透明材料制备的观察窗；主箱体门外设置有多层指示灯并配有报警声音提示。有益效果本发明与现有技术相比，其有益效果是1、本发明为针对太阳能电池板紫外预处理试验需要设计并开发的一种模拟环境老化试验装置，其利用运动控制卡和多功能卡集成度高、可靠性好的特点设计测制系统，不仅可以大大缩短研制和开发周期，而且使构建系统的成本大大降低；2、本发明装置自动累积紫外灯管的使用时间，达到一定值后则更换紫外灯管，防止因紫外灯管老化而影响检测结果；3、本发明装置两组紫外灯管交叉可调，便于控制UVA和UVB比例在3% -10% ；4、本发明装置在评估和检测过程中，步进距离、速度及辐照度探测时间均可随用户需要自己设置，使用方便；5、本发明装置使用运动控制卡和多功能卡，研制的周期短，且构建装置的成本低；6、本发明装置操作简单，经济实用， 维修方便，可很好地满足太阳能电池板紫外预处理试验的要。
图1为太阳能电池板紫外预处理试验装置主箱体结构示意图。图2是两组交叉排列的紫外灯管结构示意图。图3是太阳能电池板紫外预处理试验装置控制柜结构示意图。图4是太阳能电池板紫外线辐照检测评估系统硬件构成框图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。图1所示为太阳能电池板紫外预处理试验装置主箱体结构示意图。主箱体1由不锈钢材料制成，其内部有3m*2. 6m*0. 4m的加热空间2 ；加热空间2的前侧设有紫外灯管3， 紫外灯控制器14设于主箱体1的内壁上；加热空间2内设有太阳能电池板转架4，太阳能电池板转架4为垂直式长方形截面的笼状体，由20mm宽的钢条焊接而成，其四角装有可移动的滑轮12，太阳能电池板转架一侧长方形截面的四个顶点各装有一个齿轮，垂直方向两组齿轮上各装有一根链条，水平方向下面一组齿轮上也装有一根链条，可由伺服电机组13 带动调整测量面和紫外灯管间的距离。转架4上还装紫外线辐照探测系统，紫外线辐照探测系统包括辐射计5，UVB探测器6和UVA探测器7，工作时由伺服电机组13带动辐射计5， UVB探测器6和UVA探测器7进行平面扫描。加热器8设于加热空间2的内壁上，选用的太阳能电池板加热空间的加热器8要求可控制太阳能电池板温度在60°C 士5°C。工控机通过温度采集�？椴饬考尤瓤占湮露龋刂艻/O板输出数字信号控制加热器，保持加热空间温度稳定。所述主箱体内设有多个环境温度检测元件构成温度检测系统，温度检测系统共有 8个温度检测点，被测太阳能电池板平面有4个温度检测点，太阳能电池板加热空间有2个温度检测点，外围环境有2个温度检测点。所有环境检测元件均用K型热电偶，温度测量精度在士2°C内。工业型臭氧排风装置9 一般在一次检测完成停机后启动半小时。主箱体门15的上半部中间设有观察窗16，观察窗16采用具有高度防辐射功能的透明材料制成，以便于工作时从外部观察。主箱体门15外有配有报警声音提示的多层指示灯17并配有报警声音提示，有紧急按钮19，并且配有电子门锁18。电子门锁18在完全断电的情况下可以用钥匙打开。主箱体1上还设有连接电源的小孔10和连接外部设备的小孔11，控制柜20通过导线经小孔11连接主箱体1进行控制。所有紫外线灯能照到的地方均做好相应的电气防紫外线保护。图2所示为两组交叉排列的紫外灯管结构示意图。在加热空间2的前侧设有两组紫外灯管，共有UVA灯管48支、UVB灯管16支，长度均为1. 8米，UVA灯管和UVB灯管穿插布置。两组紫外灯管可交叉调节，便于控制UVA和UVB比例在3%-10%。用运动控制卡接伺服电机，电机传动机构带动一组灯管，工控机通过给运动控制卡发送相应的指令调节灯管交叉度。图3所示为太阳能电池板紫外预处理试验装置控制柜结构示意图。控制柜20内装有工控机21，工控机21上安装有太阳能电池板紫外线辐照检测评估系统。紧急停止按钮 22用于突发异常状况下紧急停机。图4所示为太阳能电池板紫外线辐照检测评估系统硬件构成框图。系统正常工作时，通过在工控机上编制应用程序，给运动控制卡发送相应的速度、位置指令，运动控制卡接受指令并产生高频脉冲，驱动机电装置实现所需要的运动功能。多功能卡实时读取UVA 和UVB的检测数据。紫外灯控制系统、加热系统、臭氧排风系统以及电子门锁均通过继电器接多功能卡。温度检测系统的所有K型热电偶均接到一个热电偶输入�？椋偻ü齊S485 串口与工控机通讯。整个系统的电压要求稳定，在系统电力接入端要求使用稳压电源，在系统电力进入端使用220V稳压电源，保证整个系统的电压稳定。控制柜内工控机上安装的紫外线辐照检测评估系统分为评估模式和测试模式。评估模式时，进行不同紫外灯管交叉度下的三维扫描，将每隔一定距离记录一次UVA和UVB的值，所有测量值均写入access数据库，便于后期分析。对UV测量的数据进行平均计算，以进行紫外灯的交叉调节和紫外灯与测试面之间的距离的调节。要求表面均勻度达到小于 10%，评估出均勻度度最好的面作为测试面。其中表面均勻度计算公式如下表面均勻度=(最大值-最小值)/平均值评估模式时，为保证精确度，开始扫描之前，必须进行回零操作。测试模式时，将电池板置于评估出的最佳位置，开启加热器加热，电池板表面温度到达Tl时开启紫外灯(Tl可以设定0-60°C )，开始UVA和UVB的测量，每隔一定周期记录一次测量值以及各通道的温度值。UV的测量装置在正常测试时可伸缩，通过CTZ三方向伺服电机实现。测量时做紫外灯照射时间累积，累积测量到15KW/m2且UVA和UVB比例在
53% -10%，即整个测量完成后，排风扇启动30分钟。如果达到15KW/m2后，UVA和UVB比例低于3%就关闭UVA的紫外灯，如果超过10%就关闭UVB的紫外灯。紫外灯使用时间累积到达一定值后即更换整组紫外灯，防止因灯管老化影响测试效果。 如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
权利要求
1.一种太阳能电池板紫外预处理试验装置，由主箱体和控制柜组成，其特征在于所述主箱体内设有加热空间，所述加热空间的内壁上设置有加热器；所述加热空间的前侧设有两组由紫外灯控制器控制的紫外灯管，两组紫外灯管穿插布置，其中一组紫外灯管由电机传动机构带动；所述加热空间内设有由电机带动的太阳能电池板转架；转架上装有由电机组带动进行平面扫描的辐射计、UVB探测器和UVA探测器；所述主箱体内设有环境温度检测元件；所述主箱体内设置有排风装置；所述控制柜中设置有对主体箱内部件进行控制的工控机，所述工控机通过运动控制卡接伺服电机实现运动功能；所述工控机通过多功能卡实时读取辐射计、UVB探测器和UVA探测器的检测数据；所述工控机通过多功能卡接继电器控制紫外灯控制器、加热器和排风装置；所述环境温度检测元件与热电偶输入�？榱樱偻ü齊S485串口与所述工控机通讯。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述两组紫外灯管分别为UVA灯管48支、UVB灯管16支，长度均为1. 8米，通过伺服电机带动一组灯管运动实现两组紫外灯管的交叉调节；工控机通过给运动控制卡发送相应的指令调节灯管交叉度。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述加热空间大小为3m*2. 6m*0.細，所述加热器可控制太阳能电池板温度在60°C 士5°C ；工控机通过温度采集模块测量加热空间温度，控制I/O板输出数字信号控制加热器，保持加热空间温度稳定。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述环境温度检测元件为K型热电偶，设置在8个温度检测点处，其中，被测太阳能电池板平面有4 个温度检测点，太阳能电池板加热空间有2个温度检测点，外围环境有2个温度检测点。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述排风装置为工业型臭氧排风装置，由工控机控制定时排除臭氧。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述太阳能电池板转架为长方体笼状，由20mm宽的钢条焊接而成，其四角装有由电机带动的可移动的滑轮；所述太阳能电池板转架一侧长方形截面的四个顶点各装有一个齿轮，垂直方向两组齿轮上各装有一根链条，水平方向下面一组齿轮上也装有一根链条。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述主箱体上设有门体，并配有电子门锁；；所述工控机通过多功能卡接继电器控制所述电子门锁的开启。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池板紫外预处理试验装置，其特征在于所述门体上设置有采用具有高度防辐射功能的透明材料制备的观察窗；主箱体门外设置有多层指示灯并配有报警声音提示。
全文摘要
本发明公开一种太阳能电池板紫外预处理试验装置，由主箱体和控制柜组成，所述主箱体内设有加热空间，所述加热空间的内壁上设置有加热器；所述加热空间的前侧设有两组由紫外灯控制器控制的紫外灯管，两组紫外灯管穿插布置，其中一组紫外灯管由电机传动机构带动；所述加热空间内设有由电机带动的太阳能电池板转架；转架上装有由电机组带动进行平面扫描的辐射计、UVB探测器和UVA探测器；所述主箱体内设有环境温度检测元件；所述主箱体内设置有排风装置。本发明为针对太阳能电池板紫外预处理试验需要设计并开发的一种模拟环境老化试验装置，其利用运动控制卡和多功能卡集成度高、可靠性好的特点设计测制系统，不仅可以大大缩短研制和开发周期，而且使构建系统的成本大大降低。
文档编号G01N1/44GK102175509SQ20111004028
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者丁维明, 吴小丽, 程力 申请人:东南大学
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