一、設備簡介
太陽能產品在室外自然環(huán)境下測試，受到氣候條件影響的因素很多，經(jīng)常滿足不了測試要求，甚至有些地區(qū)常年不能測試。即使能夠測試其結果誤差也很大。這樣一來對有些地區(qū)研究太陽能技術帶來阻礙。我們參考了國外研究太陽能的經(jīng)驗及技術，開發(fā)了在室內測試太陽能產品的專業(yè)設備TRM-BLPD3型太陽能集熱器室內模擬測試系統(tǒng)。其精度遠遠大于室外的測試方法，重復性好，測試效率較高，同時在室內可以模擬各種地區(qū)的自然環(huán)境，不受使用地區(qū)的環(huán)境限制，是研究與檢測太陽能的理想裝備。
太陽能集熱器室內模擬測試系統(tǒng)的組成:
1.TRM-PD3型 矩陣式人工太陽模擬器(符合EN12975:2006標準的要求)
2.TRM-BL型 太陽能集熱器測試系統(tǒng)
3.TRM-PT1型 太陽能集熱器測試系統(tǒng)移動平臺
1）光模擬器：包含燈架系統(tǒng)（2），冷天空（3），升降車架（4）和升降導軌
2）集熱器測試平臺：由集熱器支架（7），x-y掃描機器人及其車架（8），通風單元（9），恒溫器（10)
3）集熱器支架：待檢測的集熱器將被安裝其上，與燈架的角度和距離可*控制和監(jiān)測
名稱 | 技術指標值 |
光學性能參數(shù) | |
光不均勻度 | 10％(均勻度可調) 模擬光源系統(tǒng)發(fā)光面的均勻度調整方為: 1.改變光源的位置；2.改變局部光源的亮度；3.改變冷天空的局部透光度(精密調整)。 |
光不穩(wěn)定度 | 5％（1 小時內） |
光譜質量 | 符合EN12975:2006,ISO9806-1:1994 |
光輻照度的可調范圍 | 600～1200W/㎡ |
調光方式 | 電子調光(電位器)。 手動控制每支燈管單獨調光或自動控制整體全部調光。 |
點亮熄滅方式 | 手動開關與微機控制雙重功能可以開關每組光源。 |
有效輻照面積 | 2.4m×2m |
氙燈壽命 | 1000～1500小時 |
光源輸出方式 | 平行光照射(通過反光罩形成平行光,平行光能量大于80%) |
光源類型 | 特制的金屬鹵素燈（MHG）作為光源，它的光譜是從紫外、可見到紅外的連續(xù)光譜，在可見區(qū)與太陽光譜極其相似，并且輻射光強度可調。MHG燈中的稀土產生致密的多譜線光譜與連續(xù)光譜相符，與特制的玻璃過濾器結合，MHG燈提供的光譜分布非常接近自然太陽光，符合EN12975:2006和ISO9806-1：1994相關標準。 |
光源數(shù)量 | 16組 |
冷卻方式 | 風冷16組180瓦/臺軸流風機對燈管通風冷卻 |
矩陣式發(fā)光裝置升降臺 | 采用承重墻單面固定或者地面四角支撐結構安裝方式(根據(jù)現(xiàn)場情況設計)。 平臺安裝電動升降裝置0到5m上下移動，0°~90°旋轉運動。升降臺承載重量:3000kg。 全部鋼制結構，表面防腐處理，噴塑工藝，自重(裝完設備):600Kg。 外形尺寸:2.5m×3m×0.5 m。 升降調整可以手動開關或微機自動控制, 通過改變兩面高度,調整平面角度(0—90度)。 為了保證整體光源的均勻度，單個光源在燈架兩維空間位置可調，范圍(0--200m m)。 采用高反射率反光板（反射率大于90%），成光學弧型角度，可將光源反射成平行光發(fā)出。 裝有12組大功率風機，對發(fā)射光源進行強制冷卻。 |
冷天空均光裝置 | 光源工作時會產生大量的熱能與光能，為了防止熱能作用于集熱器產生升溫效應，必須將其過濾掉，致使熱能不直接作用于產品 ，只有光能透過冷天空后輻射于集熱器表面，使其產生光熱效應,達到介質升溫的功能.。 冷天空的另外功能是可以改變模擬光源的均勻度，通過改變冷天空密度的方式可以調整透光均勻度。 因此在光源出口系統(tǒng)設計了冷天空裝置 ,其結構為兩層平行的冷網(wǎng)，采用不銹鋼材料制作，中間通冷風并與冷卻器形成一體。冷天空直接固定在燈組上以便于靠近測試平面，冷卻系統(tǒng)采用壓縮機制冷技術與大功率平面風機結合，保證冷網(wǎng)溫度:小于15度、功率:10KW .紅外熱輻射功率小于50瓦(光源發(fā)光 - 光源不發(fā)光環(huán)境溫度下的差值) |
主機電源控制柜 | 用于提供光源需求的直流電源，并完成每組光源的開關控制 裝有16只電位器可手動對每路光源亮度進行調整，裝有RS232通訊接口用于微機控制。 輸入交流電壓:AC220V 輸出直流電壓:DC:280V 單路功率: 3000W/路 總功率:36KW 輸出開關量:12 路輸出模擬量:12路 控制光源數(shù)量:16臺 尺寸：1100*800*750 |
高壓電源控制柜 | 由于光源點亮需要3萬伏直流高壓激發(fā)完成，因此設有高壓裝置。采用12組高壓電源對每只燈管獨立控制，電源間形成網(wǎng)格結構以屏蔽之間干擾，兩臺風機對電源進行風冷降溫，金屬結構機柜對高壓形成屏蔽，裝有漏電保護器以保證工作安全。 |
太陽模擬系統(tǒng)智能控制柜 | 完成太陽模擬系統(tǒng)的自動控制功能，裝有智能控制器，完成對16路光源的狀態(tài)控制。光輻射強度 (1路)、溫度(8路)、風速 (2路)、環(huán)境溫濕度 (1路)、電壓,電流(3路)等信息。 同時控制(矩陣式發(fā)光裝置升降臺 )的升降位置(四點)，可根據(jù)異常狀態(tài)，提供報警信息，以保證系統(tǒng)的安全運行。 智能控制器采用高性能微處理器為主控CPU，適合于無人狀態(tài)下*監(jiān)測.主機按照工業(yè)控制標準化設計，便攜式防振結構,適合在惡劣環(huán)境使用。 工作環(huán)境：現(xiàn)場交流電壓:220伏，溫度：-50～80℃，濕度：100％，尺寸：1100*800*750 |
微機管理系統(tǒng) | 管理微機安裝于操作室內,人與設備分空間工作.微機軟件在WINDOWS2000以上環(huán)境即可運行，多窗口界面顯示模擬器的工作狀態(tài)，并對異常情況報警,同時微機可以控制每個工作環(huán)節(jié)，實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動化運行,與打印機相連自動打印存儲數(shù)據(jù)，生成太陽模擬器工作圖文報表及統(tǒng)計分析曲線,存儲量達數(shù)年以上，數(shù)據(jù)存儲格式為EXCEL標準格式可供其它軟件調用。 |
電學性能與環(huán)境參數(shù) | |
系統(tǒng)供電功率 | 光源滿負荷功率:36KW 實驗室的熱負荷:24kW 供電:交流：380V±5%，三相四線制 功率: 60KW 現(xiàn)場接地線 (接地電阻小于5歐) |
工作環(huán)境要求 | 室內面積: 長12m;寬8m;高6m 墻體受力強度：大于10KN； 基礎：大于3000kg 四周裝有大容量排風扇(排風量大于1立方米/秒)或空調系統(tǒng) (控制光源熱負荷：大于30KW) 環(huán)境溫度：10--40度，環(huán)境濕度：小于70% 現(xiàn)場裝有上下水管路,自來水壓力. 距離光源8米內裝有隔離光源控制室,面積4平米 ,對光源方向安裝1平米觀察窗并有空調,監(jiān)控平臺與測試人員在控制室內工作.防止光源照射期間對人體傷害. |
監(jiān)測參數(shù) | |
表面溫度 | 測量通道：8路； 測溫范圍：0～300度；精度：±0.2℃ |
環(huán)境溫濕度 | 1路濕度: 測量范圍:0～* 測量精度:±2%RH 1路溫度: 測量范圍:-20～70℃ 測量精度:±0.2℃ |
光輻射強度 | 測量通道：1路；光譜范圍：280～3000nm； 功率范圍：0～2000W；測量精度：小于5% |
風速 | 2路0---40米/秒精度:0.5米/秒 |
位置安全傳感器 | 4路紅外光電式傳感器,開關量輸出 |
電流電壓 | 通道：各3路；電流: 測量范圍：0～100A 電壓:0—380V 精度:小于5% |
狀態(tài)指示 | 12路指示燈顯示工作狀態(tài) |
1、矩陣式發(fā)光裝置
1.選用超高氣壓線形長弧氙燈做光源。其共性是發(fā)光體尺寸小，呈線狀，亮度高，容易被光學系統(tǒng)處理成便于使用的平行光源。氙燈的光譜是從紫外、可見到紅外的連續(xù)光譜，在可見區(qū)與太陽光譜極其相似，并且輻射光強度可調。
2.發(fā)光裝置支架、箱體及光路調節(jié)采用鋼制結構，自動調節(jié)升降（0～1.5米）與照射角度（0～90度）；
3.采用高反射率反光板（反射率大于90%），成光學弧型角度，可將光源反射成平行光發(fā)出。
4.裝有四組大功率風機，對發(fā)射光源環(huán)境進行強制冷卻，可對太陽能熱水器、集熱器、電池板、太陽能發(fā)電站等產品進行直接照射。
2、主機電源控制柜
系統(tǒng)配用自主研發(fā)的高精度、高可靠性的精密光學儀器級*電源，有別于普通的照明級氙燈電源，系統(tǒng)即將配備的*設計的電源具有如下特點：
（1）LCD大屏幕液晶顯示屏，便于讀取工作數(shù)據(jù)；
（2）儀器使用精密光反饋裝置，使得光脈動比普通系統(tǒng)降低一個數(shù)量級；
（3）自動觸發(fā)，全新設計的高可靠電子觸發(fā)裝置，您*不必擔心普通電源不易觸發(fā)的苦惱；
（4）燈泡已使用時間顯示，便于掌握更換燈泡的時間以及不同品牌燈泡品質的比較；
（5）可按工作計劃預約定時啟動，工作時間預約，定時關機，調節(jié)發(fā)光強度等功能；
（6）全新外觀，拒絕粗糙工藝，該電源系統(tǒng)在各項參數(shù)上已經(jīng)高于該類進口光學系統(tǒng)所配用電源的水平。
（7）自動記錄與顯示：發(fā)光輻射強度，各點溫度，工作時間等數(shù)據(jù)；
（8）微機通訊接口：標準RS232/USB/RS485通訊接口，可用微機同時監(jiān)測與遙控光源；
由于氙燈點亮需要3萬伏直流高壓激發(fā)完成，因此設有高壓裝置。采用12組高壓電源對每只燈管獨立控制，電源間形成網(wǎng)格結構屏蔽之間干擾，兩臺風機對電源進行風冷降溫，金屬結構機柜對高壓形成屏蔽，裝有漏電保護器以保證工作安全。
4、太陽模擬系統(tǒng)智能控制柜它是模擬器系統(tǒng)的控制核心，智能控制柜安裝在操作室內，對模擬器的所有操作全部由其完成，可以控制各路光源開閉，光源亮度，遙控升降臺的位置，還可以監(jiān)測系統(tǒng)的安全工作狀態(tài)。
監(jiān)測主機采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲器，可連續(xù)存儲數(shù)據(jù)6000條以上，工業(yè)控制標準設計，便攜式防震結構，大屏幕漢字液晶顯示屏(一屏顯示多路監(jiān)測要素,可替代微機)，輕觸薄膜按鍵。適合在惡劣工業(yè)環(huán)境使用。即可與微機同時監(jiān)測,又可以斷開微機獨立監(jiān)測。控制開關量：入16路 出16路
測量指標：溫度：4路 風速：1路 電壓：3路 電流：3路 環(huán)境溫濕度：1路 位置狀態(tài)等信息。控制柜 尺寸：1100*800*750MM
光源的均勻性是太陽模擬器的重要指標，一般通過調整每只光源的亮度與位置只能改變大的均勻誤差。但精密均勻性調整必須通過光源均光板完成。均光板是一種金屬網(wǎng)格狀的透光裝置，是我公司的*產品，通過改變網(wǎng)格的密度，實現(xiàn)各點光的均勻性的調整，調整精度很高。其采用不銹鋼材料，耐高溫，不影響光譜質量，尺寸：2.2米*1.7米安裝在距離光源0.6米的矩陣式發(fā)光裝置上，經(jīng)過均光板發(fā)出的光源均勻性較好，照射集熱器表面，滿足試驗要求。
6、模擬光源的自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)設有現(xiàn)場微機與手持移動雙重控制功能。
陽光移動手持監(jiān)控儀不但可以檢測模擬器的工作狀態(tài)，輻射強度，環(huán)境溫度，風速等指標，還可以控制光源點亮，升降臺角度調整，實現(xiàn)模擬器的全自動操作。又可以聯(lián)網(wǎng)在異地實現(xiàn)遠程控制。讓測試人員遠離模擬器輻射傷害對設備進行遙控。
測量要素為：風速，風向，氣流，環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，太陽輻射，露點，海拔高度，位置經(jīng)度緯度，電子羅盤，時間，GPS等指標并可以登錄互聯(lián)網(wǎng)。
體積小巧，方便攜帶，是手中的遙控器；外形尺寸：148*60*28(mm)
整機重量：200克；顏色：黑色
儀器顯示3.2寸LED全彩色大屏幕電容式觸摸屏。
溫度：測量通道：4路；測溫范圍：0～150度；精度：±0.2℃
太陽輻射強度：測量通道：1路；光譜范圍：280～3000nm；
功率范圍：0～2000W；測量精度：小于5%
（1）使用氙燈時，不可用手觸及燈管泡殼，點燃前用酒精棉球擦洗泡殼，以防手汗、油污、灰塵沾污泡殼，點燃后高溫會造成燈管玻璃結晶失透，影響光通量和壽命。
（2）安裝時不允許用手夾持氙燈泡殼，不允許有壓力或扭力作用于泡殼，應用一只手夾持氙燈極管，另一只手用扳手旋緊六角螺帽。并注意，不可用力過大，以防氙燈破裂。
（3）氙燈正負極*不能接反，否則點燃幾分鐘后氙燈即報廢。氙燈工作電流大，電路引線保證良好接觸，必須定期檢查接頭情況，以免發(fā)熱，燒壞氙燈。
（4）氙燈壽命與開關次數(shù)有一定關系，開關次數(shù)減少，壽命就增加；反之，則加速泡殼發(fā)黑，縮短壽命。
電源要求：交流380伏，50A, 50/60HZ，三相五線制進線，要求廠區(qū)供電帶漏電保護功能。設備需確保接地，設備接地是安全操作的保證，地線缺少可能導致安全事故，在缺乏接地保護的情況下，所有可接觸到的金屬導體（包括看似絕緣的開關旋鈕和扶手）都可能是帶電的，可能對操作人員造成電擊。不要在有可燃氣體的環(huán)境中操作設備。
設備運行中可能產生電火花，為了防止氣體燃燒和爆炸，請勿在此環(huán)境中操作。本設備請勿移除面板和蓋板，設備內部具有高壓電和熱源，為了避免人身傷害，請勿打開面板操作，在操作前請確保面板和蓋板正確安裝好。
