太陽電池電容時域測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽電池技術領域，特別是涉及一種太陽電池電容時域測試裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002]對于目前通訊衛星領域，主要的能源來自于太陽電池，太陽電池的電容動態參數對于設計一個可靠的、有效的空間太陽電池方陣是一個重要參數之一。了解太陽電池的電容動態行為對于設計空間太陽方陣開關能力大小和調節控制器的可靠性是必需的。它直接影響空間太陽電池陣中電源控制器的接口兼容性。
[0003]太陽電池是一種有源器件，自身電容隨光照和外部電壓是不斷變化的，其電容是個動態的非線性電容，不能用一般的用于測靜態P-N結電容的測試設備如LRC測試儀或萬用表等進行測試。
[0004]目前國際上測試太陽電池電容采用是采用矢量網絡分析儀使用阻抗光譜法測試其頻域電容，得到太陽電池的等效電容，這種頻域技術通過應用于小信號交流工作點在頻域范圍內的響應得到太陽電池的電容。但是該測試手段，使用儀器設備如網絡分析儀昂貴，數據處理相當復雜，需要在頻域內作多次積分疊代，數據需要作多次修正。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是:提供一種太陽電池電容時域測試裝置及測試方法。該太陽電池電容時域測試裝置及測試方法采用時域測試的方式，相比于頻域測試，具有硬件結構簡單的優點，相比與頻域測試方法，具有測試效率高的優點。
[0006]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:
[0007]—種太陽電池電容時域測試裝置，至少包括:
[0008]DC電源，該DC電源的電壓調節范圍是0V?20V ；
[0009]脈沖發生電路，所述脈沖發生電路的控制端子Portl與場效應管Q的柵極電連接，所述脈沖發生電路用于控制驅動場效應管Q的開關，同時控制所述開關控制電路的開關；
[0010]場效應管Q，該場效應管Q用于當所述太陽電池飽和后放電的通路；
[0011 ] 開關控制電路，該開關控制電路包括與脈沖發生電路輸出端子電連接的脈沖控制端子Portl、與DC電源輸出端子電連接的取電端子VCC、與恒定直流電源輸出端子連接的取電端子Vd、與場效應管Q的漏極電連接的端子Port2 ;該脈沖控制端子Portl通過第四電阻R4與第四PNP三極管T4的發射極電連接，該第四PNP三極管T4的基極接地，該第四PNP三極管T4的集電極通過第五電阻R5與第三NPN三極管T3的基極電連接；該第三NPN三極管T3的發射極接直流電源Vd為-5V，第五電阻R5通過第六電阻R6與第三NPN三極管T3的發射極電連接；該第三NPN三極管T3的集電極通過第十電阻R10與取電端子VCC電連接；該取電端子VCC與第一 PNP三極管T1的發射極電連接，該第一 PNP三極管T1的集電極與二極管D1的正極電連接，該二極管D1負極通過第一電阻R1與端子Port2電連接；該第一PNP三極管T1的基極通過第八電阻R8與第二 ΝΡΝ三極管Τ2的集電極電連接；該第二 ΝΡΝ三極管Τ2的基極與第三ΝΡΝ三極管Τ3的集電極電連接；該第二 ΝΡΝ三極管Τ2的發射極接直流電源Vd為-5V ;該第二 NPN三極管T2的基極和發射極之間連接有第七電阻R7 ;取電端子VCC和第一 PNP三極管T1的基極之間連接有第九電阻R9 ;
[0012]所述端子Port2與場效應管Q的漏極電連接；
[0013]所述場效應管Q的漏極、待測電阻Rs、太陽電池S、所述場效應管Q的源極依次串聯組成第一回路；
[0014]DC電源、開關控制電路、場效應管Q的漏極、待測電阻Rs、所述場效應管Q漏極、太陽電池S組成第二回路；
[0015]第一示波器，該第一示波器與測試電阻Rs并聯；
[0016]第二示波器，該第二示波器與太陽電池S并聯。
[0017]一種太陽電池電容時域測試裝置的測試方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一、將上述太陽電池電容時域測試裝置和太陽電池置于實驗環境中，上述實驗環境包括如下參數:溫度范圍21°C?23°C，照度范圍是0?10 4Lx ;
[0019]步驟二、開啟脈沖控制電路，該脈沖控制電路輸出方波信號；調節DC電源的輸出電壓，使第二示波器監測的太陽電池兩端電壓為0.2V，此時利用第一示波器記錄待測電阻Rs兩端電壓隨時間變化的放電曲線，利用第二示波器記錄太陽電池電壓隨時間變化曲線；
[0020]步驟三、將第一示波器測試待測電阻Rs的放電結果繪制在一張二維坐標系中；該二維坐標系的橫坐標軸為時間；縱坐標軸為待測電阻Rs兩端的電壓；進而形成多個離散點，將離散點按照時間點先后順序依次連接形成第一曲線，該第一曲線為待測電阻Rs兩端電壓隨時間變化曲線U-t，將該第一曲線中離散點的縱坐標值分別除以待測電阻Rs的阻值，得到的縱坐標值為流過Rs的電流，以該電流值為新的縱坐標，原離散點的橫坐標值，重新繪制曲線，得到第二曲線，該第二曲線為通過待測電阻Rs電流隨時間變化曲線Ι-t ；
[0021 ] 步驟四、利用第二曲線獲取太陽電池電容放電總電量％，該第二曲線與時間軸之間圍成的面積，即為太陽電池電容放電總電量Qi;
[0022]步驟五、調節DC電源的輸出電壓，使第二示波器監測的太陽電池的兩端電壓每次增加Aa V，直至第η次，其中m為整數，且1彡η彡1+^/a，Voc為太陽電池開路電壓；
[0023]步驟六、重復步驟一、步驟二、步驟三、步驟四和步驟五，分別得到太陽電池放電總電量QuQfl同時得到太陽電池電容放電電壓Un= 0.2+a*(n-l)；
[0024]步驟七、利用下列公式計算得出太陽電池的等效電容:Cn= Qn/Un;其中:Cn為等效電容；Qn為總電量；將η次測得的Cn取平均值得到需要測試的太陽電池的等效電容。
[0025]本發明具有的優點和積極效果是:
[0026]1、本發明采用時域測試方法，不需要網絡分析儀等昂貴設備，只需要設計開關電路和轉換電路，可變電源及示波器等數據采集設備，數據處理過程相對采用頻域測試方法簡單不需要很多積分迭代，只需要幾次線性積分處理，測試過程時間較短，特別適合測量一些非線性器件的交流參數，能夠應用在太陽電池單體或太陽電池陣等效電容的測試。
[0027]2、準確度較高:測試結果與采用矢量網絡分析儀頻域測試結果相比較，結果基本一致，平均誤差2.3%。
[0028]3、應用廣泛:本測試方法可以廣泛用于空間系統衛星太陽陣太陽電池的檢驗和測試，保障空間電池方陣的可靠。
【附圖說明】
:
[0029]圖1為本發明優選實施例的電路框圖；
[0030]圖2為本發明優選實例的具體電路圖；
[0031]圖3為本發明優選實施例的開關控制電路原理圖；
[0032]圖4為本發明優選實施例的脈沖發生電路原理圖；
[0033]圖5為采用本發明測試方法在太陽電池不同偏壓下的待測電阻兩端、太陽電池兩端以及脈沖輸出的變化曲線；
[0034]圖6為應用本發明對編號為5E684-9-2的GaAs太陽電池測試出的結果。
【具體實施方式】
[0035]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0036]參閱圖1、圖2、