Контроль и диагностика состояния солнечных модулей в условиях неоднородного освещения

Объект исследования: методы и средства контроля состояния солнечных модулей в условиях неоднородного освещения. Предмет исследования: эксплуатационные параметры состояния солнечных модулей в зависимости от неоднородности освещения. Цель: разработка методов контроля и диагностики состояния солнечных модулей в условиях неоднородного освещения для повышения энергетической эффективности при их эксплуатации. Методы исследования: элементы теории фотоэлектрического преобразования, математический аппарат W-функции Ламберта, методы математического моделирования, измерения, эксперимента и разработки программного обеспечения. Полученные результаты: Получено аналитическое уравнение в явном виде для полной вольт-амперной характеристики фотоэлектрического преобразователя с применением W-функции Ламберта в прямом и обратном смещении, которое позволяет исследовать последовательные соединения фотоэлектрических преобразователей в составе солнечного модуля, при неоднородном энергетическом освещении, где важное значение при диагностике имеет обратная ветвь ВАХ. Экспериментально установлено пороговое значение напряжения пробоя фотоэлектрического преобразователя, выше которого выделяемая пороговая мощность приводит к возникновению локальных точек перегрева и тепловому разрушению p-n перехода кремниевого ФЭП. Разработан метод контроля и диагностики состояния фотоэлектрических преобразователей в условиях неоднородного освещения, включающий способ и критерий составления строки фотоэлектрических преобразователей, отличающийся возможностью контроля ФЭП по обратному напряжения пробоя. Разработана методика и устройство диагностики распределенных в пространстве солнечных модулей в удаленном режиме в условиях неоднородного освещения, основанные на обнаружении нарушений нормального режима функционирования фотоэлектрических преобразователей с использованием цепей байпасных диодов солнечного модуля. Научная новизна результатов: Установлено пороговое значение напряжения пробоя обратной ветви вольт-амперной характеристики фотоэлектрического преобразователя, выше которого выделяемая пороговая мощность приводит к возникновению локальных точек перегрева и тепловому разрушению p-n перехода кремниевого фотоэлектрического преобразователя. Предложена и разработана математическая модель фотоэлектрического преобразователя и его последовательных соединений с учетом работы в области отрицательных напряжений, в которой выражение для вольт-амперной характеристики задаётся в явном виде. Предложен критерий формирования стринга солнечного модуля из фотоэлектрических преобразователей, включающий пороговое напряжение пробоя. Впервые предложено включить в цепь строки датчики Холла, позволяющие выявлять ток при неоднородном освещении. Предложено устройство диагностики, позволяющее регистрировать наличие тока в цепи байпасного диода и передавать информацию о неисправности по беспроводным каналам связи.