一文讀懂電子負(fù)載：原理、分類與應(yīng)用場景全解析

工作原理簡述：

① 滑動變阻器勻速滑動，不同時間段的電壓變化率（dV/dt）相同；

② 阻值從0滑動到無窮大（∞），該過程測試I-V參數(shù)變化為：起始短路狀態(tài)，電流最大（Isc），電壓為0，最終斷路狀態(tài)，電流為0，電壓從0逐漸升高到電壓最高（Voc），這也就是我們通常所說I-V掃描模式；

③ 阻值從無窮大（∞）滑動到0，此過程測試I-V參數(shù)變化為：起始開路狀態(tài)，電流為0，電壓最大（Voc），最終短路狀態(tài)，電流最大（Isc），電壓為0，這也就是我們通常所說的V-I掃描模式；

④ 應(yīng)用場景：容性不強(qiáng)的普通單多晶光伏組件I-V測試；

工作原理簡述：

① 滑動變阻器非勻速滑動，在短路及開路兩個端點(diǎn)處，因只測試Isc與Voc兩個值，因此，滑動變阻器可以快速滑動，以便節(jié)省出足夠的時間，在最大功率點(diǎn)附近，滑動速度放緩，用于降低在最大功率點(diǎn)的電壓變化率（dV/dt），該測試方式，不同時間段的電壓變化率（dV/dt）不相同；

② 阻值的變化過程同線性掃描模式，可以從0到無窮大（∞），也可以從無窮大（∞）變化為0，實現(xiàn)I-V與V-I的掃描方式隨意切換；

③ 為適應(yīng)不同光伏組件類型及版型的精準(zhǔn)測量，建議拐點(diǎn)1與拐點(diǎn)2可以開放；

④ 應(yīng)用場景：容性較強(qiáng)的PERC光伏組件I-V測試；

工作原理簡述：

① 滑動變阻器非勻速滑動，在短路及開路處，滑動變阻器快速滑動，在最大功率點(diǎn)附近，滑動到一定阻值（r1），停留一段時間（ms級別），再繼續(xù)滑動到下一個阻值（r2），再停留一段時間，依次往復(fù)，該測試方式，不同時間段的電壓變化率（dV/dt）不相同，停留時間內(nèi)dV/dt=0；

② 阻值的變化過程同線性掃描模式，可以從0到無窮大（∞），也可以從無窮大（∞）變化為0，實現(xiàn)I-V與V-I的掃描隨意切換；

③ 該測試方法原理類似離散式阻性電子負(fù)載，非連續(xù)，容易錯過最大功率點(diǎn)，對標(biāo)版的依賴性較強(qiáng)，建議長脈沖疊加該方法使用；

工作原理簡述：

① 在一次雙光過程中，電子負(fù)載完成I-V與V-I的雙向掃描測試，輸出兩組IV曲線，并可以通過比較驗證容性是否克服，若有磁滯偏離現(xiàn)象，則通過算法輸出綜合數(shù)據(jù)；

② 在單方向掃描過程中可以采用線性掃描也可以采用非線性掃描模式；

③ 該測試方法對脈沖寬度要求較高：設(shè)定脈寬的2倍；

④ 該測試方法的綜合數(shù)據(jù)是依據(jù)正反掃算法得來，非實測；

⑤ 應(yīng)用場景：容性很強(qiáng)的HJT、TopCon光伏組件I-V測試；

工作原理簡述：

① 設(shè)置分段測試次數(shù)（舉例：5次），則是把電壓（V）平均分為5段，每段只測試其中一段IV曲線，完成所有的測試后，再擬合成完整的最終曲線及數(shù)據(jù)；

② 在單方向掃描過程中可以采用線性掃描也可以采用非線性掃描模式；

③ 該測試方法的依據(jù)被測樣品的容性強(qiáng)弱，對測試次數(shù)差異較大，PERC在6-8分段，IBC在30-50分段，HJT、TopCon：50-60分段也無法有效克服容性；

④ 應(yīng)用場景：實驗室、三方機(jī)構(gòu)，工廠不適用；

工作原理簡述：

① 第1-2次閃光完成完整的I-V（電阻變化：0-∞）與V-I（電阻變化：∞-0）測試；

② 分別得到最大功率點(diǎn)所在位置范圍R1、R2（此時的R1、R2值未必是精準(zhǔn)的最大功率點(diǎn)）；

③ 第3-4次閃光依據(jù)2）中得到的R1、R2值，在一定范圍內(nèi)，完成包含R1、R2的局部I-V（電阻變化：Ra-Rb）與V-I（電阻變化：Rb-Ra）測試，此時的dV減少，dt不變，并比較正反掃測試得到的兩組數(shù)據(jù)的差異，比較是否在設(shè)定的允差范圍內(nèi)，若是，則測試停止，若否，繼續(xù)下面步驟；

④ 第3-4次閃光分別得到最新的最大功率點(diǎn)所在位置范圍R3、R4（此時的R3、R4值也未必是精準(zhǔn)的最大功率點(diǎn)），依次重復(fù)1-3步驟，直到正反向掃描符合設(shè)定的閾值范圍，則測試完成；

⑤ 在單方向掃描過程中可以采用線性掃描也可以采用非線性掃描模式；

⑥ 該測試方法對客戶開放閾值設(shè)定、系統(tǒng)自動測試，不依賴標(biāo)版、不依賴脈寬，在較少的閃光次數(shù)（HJT：8-10次、TopCon：4-6次）可以有效克服HJT、TopCon容性，做到精確測試；

⑦ 應(yīng)用場景：檢測機(jī)構(gòu)、企業(yè)研發(fā)實驗室、三方機(jī)構(gòu)；

持續(xù)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）測試：

運(yùn)用微擾算法，測試過程中不斷地反饋修正太陽能電池的最大功率點(diǎn)位置，使電池長時間保持在最大功率放電狀態(tài)，放電過程實時監(jiān)控輸出功率，通過設(shè)定測試時長和掃描間隔時間采集記錄最大功率隨時間變化的值和P-t曲線。

動態(tài)IV測試：

在最大功率點(diǎn)附近接近Vmp位置，設(shè)定一個電壓值V，在這個電壓條件下，一直采樣對應(yīng)的電流值I，直到該電流I穩(wěn)定了，則計算對應(yīng)的P值，再去變換另一電壓值，循環(huán)往復(fù)，直到計算出來最大功率Pmax。

線性掃描(LCS/LVS):

常用的激勵方式。算法控制電子負(fù)載產(chǎn)生一個高度線性、斜率恒定的電流(LCS)或電壓(LVS)變化。例如，在 LCS 模式下，電流Iload(t)=K*t(K是斜率，單位 A/s)。這個受控的、已知的、快速的擾動是整個算法的基礎(chǔ)。

為什么線性?

線性掃描簡化了后續(xù)的數(shù)學(xué)處理。對于電容效應(yīng)，IC=CdV/dt。在 LCS 中，dI/dt 是常數(shù)dV/dt 雖然不一定是常數(shù)，但其變化相對可控；在 LVS 中，dV/dt 是常數(shù)，dI/dt的變化可控。這比隨機(jī)或階躍擾動更容易建模和分析。

算法設(shè)定參數(shù):

算法需要精確設(shè)定掃描的起始點(diǎn)(通常接近 0V 或 0A)、終止點(diǎn)(略大于預(yù)期 Voc 或 lsc)、掃描速度/斜率(K)和總掃描時間(Tsweep)這些參數(shù)的選擇是算法成功的關(guān)鍵。