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如何分析 I-V 曲線

要對光伏系統的 I-V 曲線進行分析，我們可以使用 I-V 曲線繪圖儀，將實際測量的曲線與標準曲線或預測曲線進行對比，同時綜合考慮各種環境因素，比如遮擋和溫度等。

“光伏陣列故障排除流程圖”是一份詳盡的綜合指南，它是根據豐富的現場實踐經驗、光伏模塊可靠性方面的文獻，以及國家可再生能源實驗室 (NREL) 的專家建議編制而成。Fluke Solmetric PVA-1500 等 I-V 曲線繪圖儀可為識別光伏系統中的硬件性能問題提供詳盡的洞察。但是，遮擋、污染、輻照度、溫度以及測量技術等因素會使光伏性能測量過程變得復雜。

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圖中顯示了本文探討的六種 I-V 曲線偏離情況。我們按照流程圖中所呈現的順序，對這些偏離情況進行了編號。

采集一份有效的 I-V 曲線

首先，驗證測試是否返回了有效的 I-V 曲線。如果沒有，請確保測試導線連接正確。如果測試導線連接正確，則可能是源電路不完整。請檢查是否已安裝串聯保險絲，并檢查其通斷性。如果串聯保險絲出現故障，那么問題可能出在源電路的接線上。在測試出現故障的模塊之前，建議先檢查模塊之間的連接是否斷開，并尋找任何損壞的跡象，如燒毀痕跡等。

在極少數情況下，測試所返回的 I-V 曲線會顯示出垂直下降或向下的狹窄尖峰。出現這種情況的原因可能是間歇性電氣互連故障，例如測試引線受到擠壓或對接接頭壓接不當。如果間歇性連接問題出現在光伏源電路中，需要將其隔離并進行必要的修復。

標準的形態和性能

針對現場性能問題，我們需要建立一個比較標準，這個標準通常基于模塊銘牌數據或鄰近電路的測量結果。像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀會利用軟件來預測標準測試條件下的性能特征，并根據現場環境進行相應的調整。如果是標準的 I-V 曲線形態且性能因子在 90% 到 100% 之間，則通常表明光伏源電路或模塊處于正常工作狀態。

識別 I-V 曲線偏離情況

I-V 曲線可能出現多種偏離情況，而導致這些偏離情況的原因有多種。這些偏離情況可能表現為曲線上出現階梯或鋸齒，這通常意味著存在電流不匹配的問題，可能由遮陽或電池單元損壞等問題引起。

1. 階梯狀 I-V 曲線

I-V 曲線上有鋸齒或階梯，這是第一種偏離情況，通常與測試電路中的電流不匹配有關。當旁路二極管被激活并繞過功率較弱或光照較少的電池單元時，I-V 曲線上就會出現階梯。階梯的數量和寬度會隨遮擋的程度和范圍而發生變化。電流不匹配可能由多種情況引起，包括不均勻的污染、部分遮擋、電池單元或電池單元串損壞，以及旁路二極管短路等。

2. 短路電流低

只有 Isc 低于預期值，I-V 曲線的其他數據都正常。這種情況可能是由于操作失誤、輻照度測量不準確、遮擋、污染或模塊性能問題所引起的。考慮到這些問題有些是可以糾正的，所以在故障排除流程圖中，將這種偏離情況排在了較為靠前的第二位。

3. 開路電壓低

故障排除流程圖中的第三種偏離情況是 Voc 偏低。電池溫度測量不正確最可能導致 Voc 偏低。此外，在某些測試條件下，遮擋也可能降低 Voc。硬件問題也可能是原因之一。但是，鑒于開路電壓是所有光伏模塊參數中老化最慢的參數之一，在斷定電池單元退化與低 Voc 之間存在因果關系之前，您應仔細權衡其他原因。

4. 拐點過于圓滑

拐點比預期更圓滑是第四種 I-V 曲線偏離情況的特點。通常很難判斷拐點過于圓滑是明確的 I-V 曲線變形，還是曲線斜率變化所產生的錯覺。拐點圓滑可能是老化過程的一種體現。您需要重新測試和長期監測電路以識別和跟蹤趨勢。

5. 電壓比低

I-V 曲線垂直段的斜率低于預期值是第五種 I-V 曲線偏離情況的特征。您可以通過直觀地比較實際測量的曲線與預測曲線，或者對比整個組串測量中的電壓比值來檢測這種情況。但前提是，這些曲線不應存在因不匹配效應而產生的階梯。電壓比的計算公式如下：VMP ÷ VOC。電壓比這個指標可以非常好地識別在 I-V 曲線垂直段具有非典型斜率的組串。

6. 電流比低

I-V 曲線水平段的斜率高于預期值是第六種，也就是最后一種 I-V 曲線偏離情況的特征。您可以通過直觀地比較實際測量的曲線與預測曲線，或者對比整個組串測量中的電流比值來檢測這種情況。但前提是，這些曲線不應存在因不匹配效應而產生的階梯。電流比的計算公式如下：IMP ÷ ISC   電流比這個指標可以非常好地識別在 I-V 曲線水平段具有非典型斜率的組串。在查找硬件問題之前，請確保已經排除遮擋、污染以及輻照度測量錯誤。

使用 I-V 曲線繪圖儀進行故障排除

像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀在光伏系統故障排除過程中扮演著至關重要的角色。它們不僅能夠提供識別問題的詳盡數據，而且還能夠協助記錄和監控隨時間變化的系統性能。

為了有效地排除光伏系統故障，我們需要對硬件和環境因素有全面的了解。通過使用諸如 Fluke Solmetric PVA-1500 之類的先進工具，并遵循上述的結構化方法，可以顯著提高診斷和解決光伏系統性能問題的準確性和效率。



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