先进的大面积太阳电池阵电性能测试系统

　　等各个领域，尤其在航天领域，太阳电池是各种航天飞行器的主要能源空间太阳电池阵的电性能测试在其设计、生产和检验中必不可少通过计算的方法来估计太阳电池阵的电源特性往往与实际情况差异较大，从太空飞行器发回的实测数据能反映个别工作点的实际情孤为设计稳妥可靠般都要大安全系数大安全系数带来得负面影响不仅是加了飞行器的重量，同时也加了运载发射的成本能准确地测量太阳电池阵的电性能，3寸总、体设计工作意义非常重大太阳电池阵或卫星用太阳电池帆板由生产部口交给用户单位使用之前，需进行验收测试，抖检验是否达到设计指标卫星用太阳电池帆板在进行过振动实验和热真空实验后，再测试其电特性也是非常必要的所抖该测试系统在产品验收环节中也发挥着重要的作甩太阳电池阵电性能主要考虑它作为电源使用时的电性能，即在定光源条件下电池的开路电瓜短路电流内阻抗和伏安特性曲线由单只太阳电池经过多级串并联而成的太阳电池阵，它的电源特性并不是简单的叠加的关系，因为每只电池之间有差别，如光谱响应特化光电转换效率及受光照均匀程度等所太阳电池阵作为整体电源进行测试才能得到准确的测试结果太阳电池阵电性能测试系统就是根据这种需要而设计化地面用与太空用的太阳电池阵在测试条件上有很大差别，首先太阳光谱不样，其次光照强度不样。空间太阳电池测试的标准阳光光谱为A0光谱，光照强度为个太阳常数地面太阳电池测试的标准阳光光谱为A1.5标准，光照强度为lOOOW/两种不同的测试条件决定了测试系统在形式上有很大的差规地面用的太阳电中国航天科技集团五院五四所，工程师，1000撕池阵测试系统可抖利用自然阳光进行测试而空间太阳电池阵电性能测试系统需要制造人工模拟太阳光源，模拟AO光谱和个太阳常数的光强，并且使被测件受光均匀，送种光源的制造难度较大目前国内外普遍使用的太阳模拟光源采用债灯，它能产生近似AO的光藤用扇灯产生稳定的光源称为稳态阳光模拟器沿种模拟器的特点是光源稳定可调，光照集中，受光面积小，功率大，功率电源要配备复杂的冷却装置，被照射的太阳电池温升较快，难抖平衡，也要配备复杂的冷却装置，要做成大面积太阳电池阵的测试系统投资非常大用脉冲灯做光源的太阳电池阵测试装置称为脉冲太阳模拟器，个光脉冲可持续几毫秒，在光脉冲比较平稳的时间内完成所需的测试，这种模拟器的特点是光照面积大，均匀性高，能量集中释放，光强能达到或超过个太阳常数，功耗小，对电源的要求低，被测件可不用专口配备温度控制设备国外这种脉冲太阳模拟器产品广泛应用在航天，航空，计量测试等许多领域我所是空间技术研究院的计量测试专业所，国防电学计量级站，多年从事太阳电池标准研梵太阳电池阵电性能测试研究化及太阳电池阵电性能测试系统的校推装置的研究，建立并保存着空间用标准太阳电池，去年引进了美国8￡防化8公司的1，55大面积脉冲太阳模拟器下将具体介绍LAP巧的功能特点和原理2LAPSS的功能和特点LAPSSLaIgeAreaPulseSolaISuk化r测试系统是测试大面积太阳电池阵电性能的自动化的测试系统，它在直径51的光照面积内不均匀性为±，光脉冲的强度可达到1400W/2，其篼速电子负载与数据采集系统能及时捕获测试数据，如温度、电压《电流计算机软件对数据进行补偿修正，显示或打印被测太阳电池阵的数据，绘出YI伏安曲线LAPSS测试系统有下特点：l在可控制的条件下进行室内测试；2光源光谱与AO光谱近似，光照面直径5，能达到非常好的均匀性；3不需控制被测电池阵的温度；4使用造价低的灯管，降低了维护成本；5系统的采集部分很容易校准；6测试工作完全自动进行，测试数据和1￥曲线可巧印输出，也可形成文件存挡1光照面积与均匀化光源与被测面距离1左1时，直径5.01的圆内不均匀性±狱追径3.61的圆内不均匀性±防追径么51的圆内不均匀性±0.徽。光源与被测面距离91时，直径251的圆内不均匀性±3.光源与被测面距离6.41时，直径1.21的圆内不均匀性±愚；3太阳电池阵的电压量程在控制面板上可选：a 4太阳电池阵的电流量程在控制面板上可选：5工作时环境温度1《~3犯。

　　如图l，LA巧S测试系统由灯箱LAPHOUSE脉冲发生器P控制单元NTROLUN数据采集单元DAU、计算化打印化闪光探测器栋准太阳电池。被测单元组成脉冲发生器是由高压发生器、高压电容和电感线圈组成的储能网络，用于给灯箱内的两灯提供脉冲高箭灯由灯箱内的高压触发模块点燃当启动充电的信号给出后，高压电容开始充电，达到触发电压的设定值时，高压触发模块点亮灯产生个光脉冲，该光脉冲能持续31上，测试是在脉冲的2化平坦段中完化闪光探测器探测到闪光信号，经过可调延时器，信号送给时基和扫描发生器，使电子负载的扫描过程在光脉冲进入平坦段后开始。扫描信号使电子负载的电压步步的减小，从被测电池的开路电压值减小到零，步长可通过程度设定太阳电池阵连接电子负载，通过负载的变化可测量电池的电性自良电池的电压。电流通过放大器调整之后，由模数转换器A化采集成数字信号送到计算机书每次光脉冲的光强是不同的，为了补偿，LAPSS要求在被测太阳电池阵附近同平面上放置个标准太阳电池在光脉冲照射下，其短路电流经放大器调整后，也由A/D同时采集到计算机中，与标准太阳电池的定标值比较得到补偿值另外LAPSS有路温度测量通道，用来测量被测件的环境温度，光脉冲很短，被测件的温度近似环境温度计算机软件对采集到的电流、电压、标准电池短路电流和环境温度等数据进行计算和补偿，可抖给出被测电池阵的伏安特性曲级开路电瓜短路电流、最大功率点电压和电流、温度等参数。软件还可把数据图形和表格从打印机输化各种控制参数均可通过软件操作来设置所有的测试操作都是计算机控制自动完成的，次测试在几秒钟内完成图lLAPSS系统框图测按图2布置测试场地，灯箱与被测平面的距离约131，也可抖根据需要减小距离，距离不同均匀性指标也不同被测件应该放在光斑的中，与光线垂直在灯箱与被测件之间有两道遮幕，遮幕是中私开方孔的黑色隔光材料，把照到周围墙壁和物体的反射光挡住，使被测件不受反光的干扰若室内空间足够大，周围没有反光物体，将地面反光遮住即巧在场地布置系统连接和好之后，其他操作都在专用测试软件中进行。可进行各种参数的设置采集通道的校准，多脉冲测试的分段控制，测试数据和图形的显示。打印、数据文件存储和调入图3是次测试结果的レV特性曲线太阳电池阵的电性能测试在空间用电￡池阵的设计、生产和检验中很有必要，它能大大提高设计水平，在生产和检验的质量控制中起着重要的作甩LAPSS是目前国际上先进的大面积太阳电池阵的电性能测试系统，在许多国家广泛使用。中国空间技术研究院514研究所引进的这套测试系统将在我国太阳电池阵电性能测试中发挥更大的作甩太阳电池阵的/伏安特性曲线测试结果图