專利名稱：?jiǎn)未伍W光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽模擬器的電源，尤其涉及一種單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，屬于太陽電池測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽模擬器是一種測(cè)量太陽能電池的設(shè)備，太陽模擬器分為連續(xù)光模擬器和脈沖光模擬器兩種，而脈沖光模擬器又分為單次閃光和多次閃光兩種，單次閃光的太陽模擬器要在較短的時(shí)間(幾個(gè)毫秒)內(nèi)產(chǎn)生一段準(zhǔn)連續(xù)的模擬太陽光(相關(guān)廠家有美國SPETRULAB公司)，要實(shí)現(xiàn)模擬這樣準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的太陽光，就需要有一套為模擬器光源供電的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源。
現(xiàn)有的單次閃光模擬器為了獲得準(zhǔn)連續(xù)光，借用激光器的電源作為模擬器的電源，但該電源主要用于激光泵浦，追求的是電光轉(zhuǎn)換效率，而可重復(fù)性、發(fā)光波形、脈沖寬度都不符合太陽模擬器的要求，現(xiàn)有的單次閃光模擬器技術(shù)主要通過光強(qiáng)修正的辦法來解決模擬器發(fā)光波形不良的問題，具體辦法是采用參考電池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬器在一次閃光期間不同時(shí)刻的光強(qiáng)，參考電池和被測(cè)樣品的測(cè)量同步進(jìn)行，閃光測(cè)量結(jié)束后，再根據(jù)參考電池測(cè)的光強(qiáng)去修正被測(cè)樣品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲得較為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間(10ms)內(nèi)穩(wěn)定的模擬太陽光，要求每次發(fā)生準(zhǔn)連續(xù)光的光強(qiáng)可重復(fù)性要好，在10ms內(nèi)發(fā)光光強(qiáng)要穩(wěn)定，光波形近似成方波，而且發(fā)出光的光譜要和標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜AM1.5接近。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，設(shè)計(jì)了一種為長(zhǎng)弧放電氙燈供電的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，主要包括LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路、預(yù)燃回路、主放電回路、控制回路四個(gè)部分，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與預(yù)燃回路通過各自的防回流二極管與長(zhǎng)弧放電氙燈連接，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路通過一個(gè)單向二極管與主放電回路連接，控制回路通過一個(gè)雙向可控硅與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路連接。
本發(fā)明的控制回路主要由比例分壓電路、比較電路、放電安全時(shí)序電路、弱電與強(qiáng)電隔離電路、充電自動(dòng)保護(hù)電路等組成，比例分壓電路通過一對(duì)高壓電阻從充電回路取樣，比較電路一路與比例分壓電路相連，一路與設(shè)定電壓電路或DA轉(zhuǎn)換器相連，比較電路產(chǎn)生的輸出信號(hào)經(jīng)弱電與強(qiáng)電隔離電路轉(zhuǎn)換后控制主放電回路的雙向可控硅，以上電路構(gòu)成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)充電電壓在設(shè)定電壓左右小誤差動(dòng)態(tài)變化，比較電路輸出信號(hào)的下沿去觸發(fā)放電安全時(shí)序電路，使得LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路及時(shí)放電。
本發(fā)明的控制回路中的放電安全時(shí)序電路由四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路構(gòu)成，其中去控制回路弱電與強(qiáng)電隔離電路的延時(shí)方波脈沖電路的延時(shí)為60ms，去LC網(wǎng)絡(luò)放電回路的大功率可控硅的延時(shí)方波電路延時(shí)1ms，同時(shí)在該延時(shí)電路動(dòng)作之前還有一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)10ms，這樣就能在關(guān)斷充電回路后，才可能放電，而且在LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路放電期間，充電回路一定是斷開的。
本發(fā)明的LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路由十個(gè)電容和十個(gè)電感通過級(jí)連的方式連接而成，每個(gè)電感都相同，每個(gè)電容都相同，電感由10mm2的單股銅排線在空心瓷筒上繞成，每個(gè)電感的電阻值小于0.15歐姆。
本發(fā)明采用了安全時(shí)序電路，保證放電時(shí)線路安全，可靠性很高，實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間(10ms)內(nèi)穩(wěn)定的模擬太陽光，每次發(fā)生準(zhǔn)連續(xù)光的光強(qiáng)可重復(fù)性好，在10ms內(nèi)發(fā)光光強(qiáng)穩(wěn)定，光波形近似成方波，而且發(fā)出光的光譜和標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜AM1.5接近。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為本發(fā)明的控制回路的原理框圖。
圖3為本發(fā)明的放電安全時(shí)序電路的原理框圖。
圖4為本發(fā)明LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的電路圖。
圖5為長(zhǎng)弧放電氙燈組放電發(fā)光波形的樣例。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源原理框圖如圖1所示，是一種為長(zhǎng)弧放電氙燈供電的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，主要包括LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路、預(yù)燃回路、主放電回路、控制回路四個(gè)部分，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與預(yù)燃回路通過各自的防回流二極管與長(zhǎng)弧放電氙燈連接，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路通過一個(gè)單向二極管與主放電回路連接，控制回路通過一個(gè)雙向可控硅與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路連接，并對(duì)主放電回路、LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路、預(yù)燃回路進(jìn)行時(shí)序和邏輯上的控制，長(zhǎng)弧放電氙燈組數(shù)與預(yù)燃回路組數(shù)相同，一一對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明控制回路的原理框圖如圖2所示?？刂苹芈分饕杀壤謮弘娐?、比較電路、放電安全時(shí)序電路、弱電與強(qiáng)電隔離電路、充電自動(dòng)保護(hù)電路等組成。DA轉(zhuǎn)換器的輸入端連接計(jì)算機(jī)，其輸出端以及設(shè)定電壓電路的輸出端通過切換開關(guān)連接到比較電路，比例分壓電路的輸入端與主放電回路相連，其輸出連接比較電路，比較電路的輸出經(jīng)弱電與強(qiáng)電隔離電路連接到主放電回路的雙向可控硅，主放電回路的雙向可控硅與充電自動(dòng)保護(hù)電路相連。DA轉(zhuǎn)換器，設(shè)定電壓電路，比較電路，比例分壓電路，弱電與強(qiáng)電隔離電路，主放電回路的雙向可控硅六塊電路構(gòu)成實(shí)時(shí)閉環(huán)控制回路，比較電路的輸出信號(hào)下降沿連接放電安全時(shí)序電路。放電安全時(shí)序電路的輸入端與觸發(fā)信號(hào)電路相連，輸出端與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅相連。
DA轉(zhuǎn)換器把來自計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，其輸出以及設(shè)定電壓電路輸出的兩路信號(hào)通過切換開關(guān)連接到比較電路，來自主放電回路的高壓被比例分壓電路變換成弱信號(hào)后給比較電路，比較電路產(chǎn)生的信號(hào)通過弱電與強(qiáng)電隔離電路轉(zhuǎn)換后控制主放電回路的雙向可控硅。DA轉(zhuǎn)換器，設(shè)定電壓電路，比較電路，比例分壓電路，弱電與強(qiáng)電隔離電路，主放電回路的雙向可控硅六塊電路構(gòu)成實(shí)時(shí)閉環(huán)控制回路，保證主放電回路的充電電壓等于設(shè)定電壓電路設(shè)定的電壓。但是從嚴(yán)格意義上，由于雙向可控硅的響應(yīng)滯后，閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)的充電電壓在設(shè)定電壓左右小誤差的動(dòng)態(tài)變化。為了讓LC網(wǎng)絡(luò)放電更準(zhǔn)確，本發(fā)明還附加設(shè)計(jì)比較電路的輸出信號(hào)下降沿去觸發(fā)放電安全時(shí)序電路，使得LC網(wǎng)絡(luò)主放電回路及時(shí)放電，這樣的小誤差控制使充放電處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)，比較電路的輸出信號(hào)下降沿觸發(fā)閃光，二者結(jié)合能使每次放電電壓一樣，從而從電路方面保證了準(zhǔn)連續(xù)光的光強(qiáng)重復(fù)性。
圖3為本發(fā)明控制回路中的放電安全時(shí)序電路的原理框圖。如圖3所示，本發(fā)明的的放電安全時(shí)序電路由四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路構(gòu)成，來自觸發(fā)信號(hào)電路的輸入信號(hào)連接兩個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸入端，其中第一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接弱電與強(qiáng)電隔離電路，第二個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出再連接兩個(gè)延時(shí)方波脈沖電路，其中第三個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接計(jì)算機(jī)，第四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅。
去弱電與強(qiáng)電隔離電路的第一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的延時(shí)為60ms，去LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅的第四個(gè)延時(shí)方波電路延時(shí)1ms，同時(shí)在該延時(shí)電路動(dòng)作之前的第二個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)10ms，這樣就能在關(guān)斷充電回路后，才可能放電，而且在LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路放電期間，充電回路一定是斷開的。
當(dāng)觸發(fā)信號(hào)電路的脈沖信號(hào)下沿產(chǎn)生時(shí)，第一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路產(chǎn)生一個(gè)60ms寬的方波，通過弱電與強(qiáng)電隔離電路去關(guān)閉主放電回路的雙向可控硅，保證在60ms內(nèi)主放電回路關(guān)閉，這樣能實(shí)現(xiàn)60ms內(nèi)不發(fā)生充電，而在此期間，放電完全可以可靠完成(本發(fā)明中放電時(shí)間僅10ms)，與此同時(shí)，第二個(gè)延時(shí)方波脈沖電路產(chǎn)生延時(shí)方波10ms，為確保主放電回路已經(jīng)關(guān)閉，10ms后才由第四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路產(chǎn)生1ms寬的方波脈沖去LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅，使LC網(wǎng)絡(luò)放電回路3放電，同時(shí)第三個(gè)延時(shí)方波脈沖電路也產(chǎn)生40ms寬度的脈沖信號(hào)清除充電好狀態(tài)，使系統(tǒng)進(jìn)入不可放電觸發(fā)的狀態(tài)，以防在沒有充電到設(shè)定值就放電這樣的事件發(fā)生。
圖4為L(zhǎng)C網(wǎng)絡(luò)充放電回路的電路圖。如圖4所示，本發(fā)明的LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路由十個(gè)電容和十個(gè)電感通過級(jí)連的方式連接而成，每個(gè)電感都相同，每個(gè)電容都相同，電感由10mm2的單股銅排線在空心瓷筒上繞成，每個(gè)電感的電阻值小于0.15歐姆。只要十個(gè)電容都相同，十個(gè)電感都相同，就能讓長(zhǎng)弧放電氙燈組5放電發(fā)光波形呈現(xiàn)類似方波狀，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，主要包括LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路，主放電回路，控制回路和預(yù)燃回路，其特征在于LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與預(yù)燃回路通過各自的防回流二極管與長(zhǎng)弧放電氙燈連接，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與主放電回路連接，控制回路與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路連接，并對(duì)主放電回路、LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路、預(yù)燃回路進(jìn)行時(shí)序和邏輯上的控制，長(zhǎng)弧放電氙燈組數(shù)與預(yù)燃回路組數(shù)相同，一一對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1的單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，其特征在于所說的控制回路中，DA轉(zhuǎn)換器的輸入端連接計(jì)算機(jī)，其輸出端以及設(shè)定電壓電路的輸出端通過切換開關(guān)連接到比較電路，比例分壓電路的輸入端與主放電回路相連，其輸出連接比較電路，比較電路的輸出經(jīng)弱電與強(qiáng)電隔離電路連接到主放電回路的雙向可控硅，主放電回路的雙向可控硅與充電自動(dòng)保護(hù)電路相連，DA轉(zhuǎn)換器，設(shè)定電壓電路，比較電路，比例分壓電路，弱電與強(qiáng)電隔離電路，主放電回路的雙向可控硅六塊電路構(gòu)成實(shí)時(shí)閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電壓的小誤差控制，比較電路的輸出信號(hào)下降沿連接觸發(fā)放電安全時(shí)序電路，放電安全時(shí)序電路的輸入端與觸發(fā)信號(hào)電路相連，輸出端與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅相連。
3.如權(quán)利要求1的單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，其特征在于所說的放電安全時(shí)序電路由四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路構(gòu)成，來自觸發(fā)信號(hào)電路的輸入信號(hào)連接兩個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸入端，其中第一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接弱電與強(qiáng)電隔離電路，第二個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出再連接兩個(gè)延時(shí)方波脈沖電路，其中第三個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接計(jì)算機(jī)，第四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路的輸出連接LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路的大功率可控硅，第一個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)60ms，第二個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)10ms，第三個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)40ms，第四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路延時(shí)1ms。
4.如權(quán)利要求1的單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，其特征在于所說的LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路由十個(gè)電容和十個(gè)電感通過級(jí)連的方式連接而成，每個(gè)電感都相同，每個(gè)電容都相同，電感由10mm2的單股銅排線在空心瓷筒上繞成，每個(gè)電感的電阻值小于0.15歐姆。
全文摘要
一種單次閃光太陽模擬器的準(zhǔn)連續(xù)光發(fā)生電源，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與預(yù)燃回路通過各自的防回流二極管與長(zhǎng)弧放電氙燈連接，LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路與主放電回路連接，控制回路與LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路連接，其中LC網(wǎng)絡(luò)充放電回路由十個(gè)電容和十個(gè)電感通過級(jí)連的方式連接而成，放電能讓長(zhǎng)弧氙燈放電發(fā)光波形呈方波，控制回路中由六塊電路構(gòu)成實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，放電安全時(shí)序電路由四個(gè)延時(shí)方波脈沖電路構(gòu)成，保證放電時(shí)線路安全可靠。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)10ms短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的模擬太陽光，每次發(fā)生準(zhǔn)連續(xù)光的光強(qiáng)可重復(fù)性好，光強(qiáng)穩(wěn)定，而且發(fā)出光的光譜和標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜AM1.5接近。
文檔編號(hào)H05B41/36GK1538794SQ20031010810
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者徐林, 徐 林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)