隨著太陽能發電的應用越來越廣泛，人們對光伏組件長期耐久性的要求越來越高，其中的旁路二極管在光伏組件的性能中扮演著重要角色。為了確保光伏系統的高效運行，必須對旁路二極管的熱性能進行準確測試。本文將介紹來自美能光伏的旁路二極管熱性能測試儀，并探討旁路二極管測試及熱失控原理。

IEC62790:2020旁路二極管測試原理

IEC62790:2020給出了瞬態法測試方案，該方案是利用旁路二極管兩端壓降UD和結溫Tj在一定溫度范圍內成線性關系，通過測量旁路二極管兩端壓降來間接測算結溫Tj。

• 旁路二極管測試過程

（1）將環境箱溫度穩定到30℃±2℃后，用旁路二極管熱性能測試儀給樣品施加一個STC下與短路電流相等的脈沖方波電流（脈寬1ms），讀取出旁路二極管的正向壓降UD1；

（2）將環境箱溫度穩定到50℃±2℃后，重復步驟1，讀取出旁路二極管的正向壓降UD2；

（3）將環境箱溫度穩定到70℃±2℃后，重復步驟1，讀取出旁路二極管的正向壓降UD3；

（4）將環境箱溫度穩定到90℃±2℃后，重復步驟1，讀取出旁路二極管的正向壓降UD4；

脈沖曲線圖

（5）利用最小二乘法得到旁路二極管正向壓降UD和結溫Tj的關系曲線；

（6）將環境箱溫度穩定到75℃±5℃后，通過二極管熱性能測試儀給待測樣品施加等于在STC下短路電流Isc±2％的恒定電流,通電1h后，讀取出旁路二極管的正向壓降UD；

（7）將正向壓降UD代入到關系曲線中，得出旁路二極管的結溫Tj。

擬合曲線圖

二極管熱失控機理

一些在光伏組件中的旁路二極管具有反向偏置狀態下反向電流隨溫度升高而增大的特性。如果旁路二極管在轉變為反向偏置時，已經處于很高的溫度環境中，二極管內部就可能會有較大的反向電流，這個反向電流可能會導致二極管溫度進一步升高。當溫升超過接線盒散熱能力的時候，溫升和反向電流就會導致旁路二極管失效，進而導致十分嚴重的后果。這種現象被稱為“熱失控”。因此應對光伏組件接線盒中旁路二極管的熱設計進行檢測，以確保熱失控現象不會發生。

熱失控現象示意圖

曲線R表征了反向偏壓造成的輸入功率與結溫的關系。如圖所示，在高結溫區域，輸入功率上升十分迅速。接線盒的散熱能力在圖中用“散熱”曲線表示，“散熱”曲線與曲線R的交點為臨界溫度Tc。

當結溫高于臨界溫度Tc時,旁路二極管反向偏置,輸入功率就會超過接線盒散熱能力，從而導致結溫不斷升高，直到熱失控現象發生。

當結溫低于臨界溫度時二極管反向偏置,輸入功率會低于散熱能力,這種情況下結溫會逐漸下降至環境溫度。曲線F1與F2表示正向電流IF1和IF2產生的輸入功率與結溫的關系。其與“散熱”曲線的交點顯示了正向偏置時的平衡溫度。

美能旁路二極管熱性能測試儀

美能旁路二極管熱性能測試儀，通過脈沖電流方法得到二極管壓降和溫度之間的關系，繼而得到恒流狀態下二極管的結溫。本設備還具有測試二極管正向伏安特性、測試二極管熱失控的功能。監控二極管表面及組件表面溫度，監控二極管電流及二極管兩端壓降；監控二極管的反向漏電電流。

滿足標準:

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

特點:

?可通過時間控制反向電源的施加

?自動用最小二乘法模擬UD與Tj的關系

?可通過溫度變化趨勢自動控制反向電壓施加

?獲取75℃，ID=Isc時UD數據，計算75℃下Tj數值

?記錄電路快速變化過程中二極管兩端電壓，電流的變化情況

?在脈沖電流階段，采集脈沖電流、二極管壓降、接線盒溫度等參數

?實時顯示電壓轉換過程中的電壓及電流（含漏電流）變化曲線，曲線可導出

美能旁路二極管熱性能測試儀，為光伏系統的性能提升提供了重要支持。通過對旁路二極管熱性能進行準確測試，不僅可以及時發現問題并采取措施，保障系統的長期穩定運行，還可以更好地了解光伏系統的工作狀態，提高系統的效率和可靠性。未來，隨著技術的不斷進步和設備的不斷完善，美能光伏將在行業中發揮越來越重要的作用，助力清潔能源的發展和應用，為可持續能源發展做出貢獻。