三结砷化镓太阳电池串联组件遮挡特性的研究
发布时间：2021-09-28 00:20
在复杂的空间环境中,航天器的太阳电池阵在光照期间可能会受到部分遮挡,影响其输出功率。针对空间三结砷化镓太阳电池串联组件的遮挡特性进行分析研究,特别是研究被遮挡电池及其旁路二极管的工作机理,可以进一步对其Ⅰ-Ⅴ曲线出现的"台阶"进行理论解释。结果表明,当太阳电池串联组件中的电池被部分遮挡后,被遮挡电池的旁路二极管开启,会有一部分电流流过二极管,随着负载电阻的增大,被遮挡电池的旁路二极管闭合,旁路二极管工作状态的改变,使得Ⅰ-Ⅴ曲线会出现"台阶",影响电池阵的在轨功率。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２?单串电池部分遮挡状态下的Ｉ－Ｖ曲线??（３）当该组件的电池１被全部遮挡后，此时该片电池的旁??路二极管变成了正向偏压，一直处于导通状态，保证了电池２??
始线性上升至单片电池的匕，整串电池由于被遮挡电池??正常工作而限流，呈现出“台阶”的后部分。??０．２０??０．１５??＾?０．１０??ｓ??０．０５??０．００??Ｉ??（ａ＞Ｉ－Ｖ?曲线??０．２０??０．１５??０．１０?＾??０．０５??０．００??…１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４??＂（Ｘ１０３ｓ）??（ｂ＞监测数据随时间的变化关系??图５?Ｓ３电池遮挡１?／５的卜Ｖ曲线⑻和Ａ１、Ａ２、Ａ３监测数据??随时间的变化关系（ｂ）??图６为Ｓ３电池全遮挡，电性能与未遮挡状态相比，４基??本没变化，Ｉ变小，和９．２?Ｖ下的输出功率下降比较大。通??过数据采集器的数据结果可以看出，中间被全遮挡的电池均??处于未正常工作状态，其旁路二极管开启，该电池片两端一直??存在约－０．７?Ｖ的旁路二极管开启电压，且该电池片不会有电??流流过，而干路电流全部均从旁路二极管导通，所以二者曲线??重合。??综上可以得出结论：（１）单串太阳电池电路中，某一片电??池被部分遮挡后，Ｉ－Ｖ曲线会出现１个“台阶”，“台阶”的存??在是被遮挡电池的旁路二极管工作状态改变造成的，而且当??（ａ）ｌ－Ｖ曲线??０．２０??０．１５??０．１０?５??ｓ??０．０５??０．００??１．４?１．６?１．８?２．０??＂（Ｘ１（Ｔ３ｓ）??（ｂ）监测数据随时间的变化关系??－电池电压??二极管电流??干路电流??０??图６?Ｓ３电池全遮挡的Ｉ－Ｖ曲线⑷和Ａ１、Ａ２、Ａ３监测数据??随时间的变化关系（ｂ）??旁路二极管开启时，会有一部分电流流过，而不是干路电流均??从二极管导通；（２）
??流均从二极管导通。??（ａ）Ｉ－Ｖ曲线??图７?多片电池遮挡的Ｉ－Ｖ曲线（ａ）和数据采集器监测数据??随时间的变化关系（ｂ＞??２．３单串太阳电池组件中多片电池遮挡的变化对性??能的影响??２．３．１实验方案??采用６片３?ｃｍｘ?４?ｃｍ性能一致的三结砷化镓太阳电池??（Ｓ１＼Ｓ２＼Ｓ３＼Ｓ４＼Ｓ５＼Ｓ６）串联成组件，每片电池都并联一个旁路二??极管，进行一系列的遮挡实验，改变遮挡的变化，利用模拟器??完成Ｉ－Ｖ曲线测试。??２．３．２实验结果分析??Ｉ－Ｖ曲线如图８所示。电性能参数测试结果如表１所示。该??６片电池串联的遮挡实验中，定电压输出功率重点考核１１?Ｖ??下的输出功率。??图８?多种遮挡形式的Ｉ－Ｖ曲线??表１?多种遮挡形式的电性能参数??实验项目??ＩＪＡ??ＶＪＶ??ＰｍＪＷ??Ｖｐ＾ｒｖ??ＰｎＡＶ??ＶｐＴＶ??０??０．１８２?１??１５．７９??２．３４２?０??１４．２５０??１．９０２?０??１１．００??１??０．１８２?３??１５．７６??１．８５２?０??１１．３４０??１．８０９?０??１１．００??２??０．１８０?８??１５．７２??１．４２６?０??１１．４３０??１．４００?０??１１．００??３??０．１８０?３??１５．６１??１．１００?０??１１．７８０??１．０７２?０??１１．００??４??０．１８１７??１５．４１??０．８０９?７??８．５２８??０．６１４?５??１１．００??注：０表示该组件没有遮挡；１表示Ｓ２遮挡１／５；?２表示Ｓ２遮挡１／５、??Ｓ３遮挡２／５；?３表示Ｓ２遮挡１／５、Ｓ３遮挡２／５、Ｓ４遮挡３／５；?４表示??Ｓ２
本文编号：3410888
【文章来源】：电源技术. 2020,44(08)北大核心
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【部分图文】：
图２?单串电池部分遮挡状态下的Ｉ－Ｖ曲线??（３）当该组件的电池１被全部遮挡后，此时该片电池的旁??路二极管变成了正向偏压，一直处于导通状态，保证了电池２??
始线性上升至单片电池的匕，整串电池由于被遮挡电池??正常工作而限流，呈现出“台阶”的后部分。??０．２０??０．１５??＾?０．１０??ｓ??０．０５??０．００??Ｉ??（ａ＞Ｉ－Ｖ?曲线??０．２０??０．１５??０．１０?＾??０．０５??０．００??…１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４??＂（Ｘ１０３ｓ）??（ｂ＞监测数据随时间的变化关系??图５?Ｓ３电池遮挡１?／５的卜Ｖ曲线⑻和Ａ１、Ａ２、Ａ３监测数据??随时间的变化关系（ｂ）??图６为Ｓ３电池全遮挡，电性能与未遮挡状态相比，４基??本没变化，Ｉ变小，和９．２?Ｖ下的输出功率下降比较大。通??过数据采集器的数据结果可以看出，中间被全遮挡的电池均??处于未正常工作状态，其旁路二极管开启，该电池片两端一直??存在约－０．７?Ｖ的旁路二极管开启电压，且该电池片不会有电??流流过，而干路电流全部均从旁路二极管导通，所以二者曲线??重合。??综上可以得出结论：（１）单串太阳电池电路中，某一片电??池被部分遮挡后，Ｉ－Ｖ曲线会出现１个“台阶”，“台阶”的存??在是被遮挡电池的旁路二极管工作状态改变造成的，而且当??（ａ）ｌ－Ｖ曲线??０．２０??０．１５??０．１０?５??ｓ??０．０５??０．００??１．４?１．６?１．８?２．０??＂（Ｘ１（Ｔ３ｓ）??（ｂ）监测数据随时间的变化关系??－电池电压??二极管电流??干路电流??０??图６?Ｓ３电池全遮挡的Ｉ－Ｖ曲线⑷和Ａ１、Ａ２、Ａ３监测数据??随时间的变化关系（ｂ）??旁路二极管开启时，会有一部分电流流过，而不是干路电流均??从二极管导通；（２）
??流均从二极管导通。??（ａ）Ｉ－Ｖ曲线??图７?多片电池遮挡的Ｉ－Ｖ曲线（ａ）和数据采集器监测数据??随时间的变化关系（ｂ＞??２．３单串太阳电池组件中多片电池遮挡的变化对性??能的影响??２．３．１实验方案??采用６片３?ｃｍｘ?４?ｃｍ性能一致的三结砷化镓太阳电池??（Ｓ１＼Ｓ２＼Ｓ３＼Ｓ４＼Ｓ５＼Ｓ６）串联成组件，每片电池都并联一个旁路二??极管，进行一系列的遮挡实验，改变遮挡的变化，利用模拟器??完成Ｉ－Ｖ曲线测试。??２．３．２实验结果分析??Ｉ－Ｖ曲线如图８所示。电性能参数测试结果如表１所示。该??６片电池串联的遮挡实验中，定电压输出功率重点考核１１?Ｖ??下的输出功率。??图８?多种遮挡形式的Ｉ－Ｖ曲线??表１?多种遮挡形式的电性能参数??实验项目??ＩＪＡ??ＶＪＶ??ＰｍＪＷ??Ｖｐ＾ｒｖ??ＰｎＡＶ??ＶｐＴＶ??０??０．１８２?１??１５．７９??２．３４２?０??１４．２５０??１．９０２?０??１１．００??１??０．１８２?３??１５．７６??１．８５２?０??１１．３４０??１．８０９?０??１１．００??２??０．１８０?８??１５．７２??１．４２６?０??１１．４３０??１．４００?０??１１．００??３??０．１８０?３??１５．６１??１．１００?０??１１．７８０??１．０７２?０??１１．００??４??０．１８１７??１５．４１??０．８０９?７??８．５２８??０．６１４?５??１１．００??注：０表示该组件没有遮挡；１表示Ｓ２遮挡１／５；?２表示Ｓ２遮挡１／５、??Ｓ３遮挡２／５；?３表示Ｓ２遮挡１／５、Ｓ３遮挡２／５、Ｓ４遮挡３／５；?４表示??Ｓ２
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