旁路二极管测试及热失控原理

随着太阳能发电的应用越来越广泛，人们对光伏组件长期耐久性的要求越来越高，其中的旁路二极管在光伏组件的性能中扮演着重要角色。为了确保光伏系统的高效运行，必须对旁路二极管的热性能进行准确测试。本文将介绍来自美能光伏的旁路二极管热性能测试仪，并探讨旁路二极管测试及热失控原理。

 

IEC62790:2020旁路二极管测试原理

IEC62790:2020给出了瞬态法测试方案，该方案是利用旁路二极管两端压降UD和结温Tj在一定温度范围内成线性关系，通过测量旁路二极管两端压降来间接测算结温Tj。

 

• 旁路二极管测试过程

 

（1）将环境箱温度稳定到30℃±2℃后，用旁路二极管热性能测试仪给样品施加一个STC下与短路电流相等的脉冲方波电流（脉宽1ms），读取出旁路二极管的正向压降UD1；

 

（2）将环境箱温度稳定到50℃±2℃后，重复步骤1，读取出旁路二极管的正向压降UD2；

 

（3）将环境箱温度稳定到70℃±2℃后，重复步骤1，读取出旁路二极管的正向压降UD3；

 

（4）将环境箱温度稳定到90℃±2℃后，重复步骤1，读取出旁路二极管的正向压降UD4；

 

 

脉冲曲线图

 

 

（5）利用最小二乘法得到旁路二极管正向压降UD和结温Tj的关系曲线；

 

（6）将环境箱温度稳定到75℃±5℃后，通过二极管热性能测试仪给待测样品施加等于在STC下短路电流Isc±2％的恒定电流,通电1h后，读取出旁路二极管的正向压降UD；

 

（7）将正向压降UD代入到关系曲线中，得出旁路二极管的结温Tj。

 

 

拟合曲线图

 

 

二极管热失控机理

一些在光伏组件中的旁路二极管具有反向偏置状态下反向电流随温度升高而增大的特性。如果旁路二极管在转变为反向偏置时，已经处于很高的温度环境中，二极管内部就可能会有较大的反向电流，这个反向电流可能会导致二极管温度进一步升高。当温升超过接线盒散热能力的时候，温升和反向电流就会导致旁路二极管失效，进而导致十分严重的后果。这种现象被称为“热失控”。因此应对光伏组件接线盒中旁路二极管的热设计进行检测，以确保热失控现象不会发生。

 

热失控现象示意图

 

 

曲线R表征了反向偏压造成的输入功率与结温的关系。如图所示，在高结温区域，输入功率上升十分迅速。接线盒的散热能力在图中用“散热”曲线表示，“散热”曲线与曲线R的交点为临界温度Tc。

 

当结温高于临界温度Tc时,旁路二极管反向偏置,输入功率就会超过接线盒散热能力，从而导致结温不断升高，直到热失控现象发生。

 

当结温低于临界温度时二极管反向偏置,输入功率会低于散热能力,这种情况下结温会逐渐下降至环境温度。曲线F1与F2表示正向电流IF1和IF2产生的输入功率与结温的关系。其与“散热”曲线的交点显示了正向偏置时的平衡温度。

 

 

美能旁路二极管热性能测试仪

 

 

美能旁路二极管热性能测试仪，通过脉冲电流方法得到二极管压降和温度之间的关系，继而得到恒流状态下二极管的结温。本设备还具有测试二极管正向伏安特性、测试二极管热失控的功能。监控二极管表面及组件表面温度，监控二极管电流及二极管两端压降；监控二极管的反向漏电电流。

 

满足标准:

 

满足IEC61215-MQT18和IEC61730-MST07、MST25，IEC62979

 

特点:

 

•可通过时间控制反向电源的施加

 

•自动用最小二乘法模拟UD与Tj的关系 

 

•可通过温度变化趋势自动控制反向电压施加

 

•获取75℃，ID=Isc时UD数据，计算75℃下Tj数值

 

•记录电路快速变化过程中二极管两端电压，电流的变化情况

 

•在脉冲电流阶段，采集脉冲电流、二极管压降、接线盒温度等参数

 

•实时显示电压转换过程中的电压及电流（含漏电流）变化曲线，曲线可导出

 

美能旁路二极管热性能测试仪，为光伏系统的性能提升提供了重要支持。通过对旁路二极管热性能进行准确测试，不仅可以及时发现问题并采取措施，保障系统的长期稳定运行，还可以更好地了解光伏系统的工作状态，提高系统的效率和可靠性。未来，随着技术的不断进步和设备的不断完善，美能光伏将在行业中发挥越来越重要的作用，助力清洁能源的发展和应用，为可持续能源发展做出贡献。