本發(fā)明涉及一種測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置及方法，尤其是一種用于實驗室模擬光伏組件在戶外45mm大尺寸冰雹沖擊測試的裝置及方法，屬于光伏組件測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
驗

光伏組件正面是一層鋼化玻璃，鋼化玻璃對封裝在組件內(nèi)部的光伏電池片起到了一定的保護(hù)作用。然而太陽能光伏組件安裝在戶外，尤其在極端惡劣地區(qū)經(jīng)常會承受到自然冰雹的撞擊，因此評估光伏組件在戶外的抗冰雹沖擊能力已經(jīng)成為光伏組件戶外長期可靠性運行的一項重要測試指標(biāo)區(qū)。隨著光伏行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的不斷推出，光伏組件需要具備能夠承受大尺徑、高速度冰雹沖擊測試能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置，用于測試光伏組件正面承受冰雹沖擊測試，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能實現(xiàn)對光伏組件戶外冰雹沖擊有效模擬測試。

本發(fā)明還提供一種測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的方法，測試操作方便，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置，其特征是：包括槍膛加速通道和光伏組件固定裝置，在光伏組件固定裝置上固定光伏組件，槍膛加速通道的進(jìn)口端連接壓縮空氣源，槍膛加速通道的冰雹發(fā)射端對準(zhǔn)光伏組件；

所述槍膛加速通道包括多截相互連接的調(diào)速通道和泄壓消音通道，一端的調(diào)速通道為壓縮空氣進(jìn)口端，另一端的調(diào)速通道與泄壓消音通道的后端連接；所述多截調(diào)速通道和泄壓消音通道連接而成的槍膛加速通道的槍腔表面光滑，在槍膛加速通道的槍膛中設(shè)置冰雹容器，冰雹容器的外徑與槍膛加速通道的內(nèi)腔滑動配合，冰雹容器的內(nèi)徑與冰雹的尺寸相配合，泄壓消音通道的前端口邊緣設(shè)置允許冰雹通過并能夠擋住冰雹容器的擋圈。

進(jìn)一步的，所述槍膛加速通道的壓縮空氣進(jìn)口端連接快速開關(guān)控制電磁閥的出口端，快速開關(guān)控制電磁閥的進(jìn)口端通過管道連接氣體管道調(diào)壓減壓閥的出口端，氣體管道調(diào)壓減壓閥的進(jìn)口端通過管道連接空氣壓縮機的壓縮空氣出口端。

進(jìn)一步的，在所述槍膛加速通道的冰雹發(fā)射端和光伏組件固定裝置之間的測速區(qū)設(shè)置冰雹發(fā)射測速裝置。

進(jìn)一步的，所述調(diào)速通道的前端內(nèi)徑與后端外徑相配合，多截調(diào)速通道通過前后端的內(nèi)外徑相配合連接。

進(jìn)一步的，在所述泄壓消音通道的側(cè)壁上分布若干泄壓孔。

進(jìn)一步的，所述冰雹容器具有一個用于容置冰雹的腔體。

所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的方法，其特征是，包括以下步驟：

a、制作所需直徑、質(zhì)量的冰球；

b、將空氣壓縮機的氣體出口端與氣體管道調(diào)壓減壓閥，調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力值至測試所需壓力；

c、將冰雹容器預(yù)先推放入槍膛加速通道的底部，緊靠槍膛加速通道的進(jìn)氣口，將泄壓消音通道與多截調(diào)速通道連接；

d、將步驟a得到的冰球從泄壓消音通道的前部推至槍膛加速通道底部的冰雹容器內(nèi)；

e、將槍膛加速通道對準(zhǔn)光伏組件，并定位好待沖擊的位置，開啟快速開關(guān)控制電磁閥，冰球立即從槍膛加速通道沖出，穿過泄壓消音通道，冰雹容器停滯在泄壓消音通道的前端，冰球繼續(xù)前進(jìn)越過測速區(qū)，最后冰球沖擊向光伏組件的指定沖擊位置，完成一次沖擊測試。

進(jìn)一步的，所述步驟a中制作冰球采用冰雹模具，冰雹模具包括左半球和右半球，左半球和右半球上分別具有制作冰球的型腔，左半球上設(shè)有與型腔連通的注水口，在右半球上設(shè)有與型腔連通的排空口；制作冰球時，將左半球和右半球?qū)?，向左半球的注水口進(jìn)行注水，待型腔內(nèi)水滿后會形成一道水柱從右半球的排空口排出，確認(rèn)無氣泡溢出后將冰雹模具用夾具固定好后放入-10℃±5℃冰箱冷凍，冷凍6h以上打開冰雹模具，取出冰雹，得到所需質(zhì)量、直徑的冰球。

進(jìn)一步的，所述測速區(qū)采用兩根光纖，通過示波器采集冰球穿越過前后光纖的電位差值，并反饋成波形圖，根據(jù)波形圖的時間差計算得到冰球的發(fā)射速度。

進(jìn)一步的，在步驟e的沖擊測試結(jié)束后，拆卸沖擊后的光伏組件，采用EL檢測受冰球沖擊的光伏組件內(nèi)部電路是否發(fā)生損壞。

本發(fā)明所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置，通過對槍膛加速通道的特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了空氣阻力對加速度的衰減問題，以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直徑45.0±5%mm，質(zhì)量43.9±5%g冰雹的發(fā)射速度，達(dá)到真實模擬光伏組件在極端的環(huán)境條件下抗擊冰雹撞擊的能力，同時本發(fā)明可以兼容直徑是25mm、35mm，40mm，45mm的冰雹，根據(jù)測試需要毋須更換槍膛，測試操作方便，安全可靠，最后通過對光伏組件EL檢測的情況判斷確定光伏組件承受冰雹沖擊的情況，該測試裝置對于組件性能及長期可靠性評估提供了保障。另外，本發(fā)明通過特殊的冰雹容器的設(shè)計解決了以往不同尺寸冰雹測試需要來回拆卸的麻煩，操作方便，安全可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述抗冰雹沖擊性能的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為所述槍膛加速通道的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-1為所述調(diào)速通道的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-2為所述調(diào)速通道的剖視圖。

圖4-1為所述泄壓消音通道的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-2為所述泄壓消音通道的主視圖。

圖4-3為圖4-2的側(cè)視圖。

圖4-4為圖4-3的F-F剖視圖。

圖5-1為所述冰雹容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-2為所述冰雹容器的主視圖。

圖5-3為圖5-2的側(cè)視圖。

圖5-4為圖5-3的G-G剖視圖。

圖6為所述冰雹模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7-1為冰雹模具左半球的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7-2為冰雹模具左半球的剖視圖。

圖8-1為冰雹模具右半球的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8-2為冰雹模具右半球的剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1～圖8-2所示：所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置包括空氣壓縮機A、氣體管道調(diào)壓減壓閥B、快速開關(guān)控制電磁閥C、槍膛加速通道D、冰雹發(fā)射測速裝置E、光伏組件固定裝置F、光伏組件G、調(diào)速通道1、泄壓消音通道2、冰雹容器3、擋圈4、泄壓孔5、腔體6、左半球7、右半球8、注水口9、排空口10等。

如圖1所示，本發(fā)明所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的裝置，包括空氣壓縮機A、氣體管道調(diào)壓減壓閥B、快速開關(guān)控制電磁閥C、槍膛加速通道D、冰雹發(fā)射測速裝置E和光伏組件固定裝置F，在光伏組件固定裝置F上固定光伏組件G，空氣壓縮機A的壓縮空氣出口端通過管道連接氣體管道調(diào)壓減壓閥B的進(jìn)口端，氣體管道調(diào)壓減壓閥B的出口端通過管道連接快速開關(guān)控制電磁閥C的進(jìn)口端，快速開關(guān)控制電磁閥C的出口端連接槍膛加速通道D的壓縮空氣進(jìn)口端，槍膛加速通道D的冰雹發(fā)射端對準(zhǔn)光伏組件G，冰雹發(fā)射測速裝置E設(shè)置在槍膛加速通道D的冰雹發(fā)射端和光伏組件固定裝置F之間的測速區(qū)。

如圖2所示，所述槍膛加速通道D包括多截焊接連接的調(diào)速通道1（圖2中采用了4截調(diào)速通道1），壓縮空氣進(jìn)口端的調(diào)速通道1與快速開關(guān)控制電磁閥C連接，冰雹發(fā)射端的調(diào)速通道與泄壓消音通道2后端的連接，多截調(diào)速通道1和泄壓消音通道2連接而成的內(nèi)腔表面光滑；在所述槍膛加速通道D的槍膛中設(shè)置冰雹容器3，冰雹容器3的外徑與槍膛加速通道D的內(nèi)腔滑動配合，冰雹容器3的內(nèi)徑與冰雹的尺寸相配合，泄壓消音通道2的前端口邊緣設(shè)置允許冰雹通過并能夠擋住冰雹容器3的擋圈4。

如圖3-1、圖3-2所示，所述調(diào)速通道1的前端內(nèi)徑與后端外徑相配合，多截調(diào)速通道1通過前后端的內(nèi)外徑相配合焊接連接；所述多截調(diào)速通道1的作用是保證在快速開關(guān)控制電磁閥C的開關(guān)瞬間盡可能多的收納來自空氣壓縮機A氣管內(nèi)的空氣，以達(dá)到盡可能大的爆破力，以實現(xiàn)加速度的瞬間增大，實現(xiàn)最終冰雹發(fā)射測速裝置F想要采集的速度。所述調(diào)速通道1選用不銹鋼材質(zhì)，調(diào)速通道1之間采用氬弧焊接，內(nèi)表面光滑。

如圖4-1～圖4-4所示，在所述泄壓消音通道2的側(cè)壁上均勻分布兩組泄壓孔5，每組泄壓孔5為沿泄壓消音通道2周向分布的12個；所述泄壓消音通道2的作用是當(dāng)冰雹快速穿越調(diào)束通道1飛躍而出，撞擊向光伏組件G后，滯留在槍膛內(nèi)的氣體隨即通過泄壓消音通道2排出，防止殘留氣體破壞設(shè)備。所述泄壓消音通道2的后端與調(diào)速通道1連接，泄壓消音通道2前端的內(nèi)徑逐漸減小，在泄壓消音通道2前端口的邊緣設(shè)置能夠擋住冰雹容器3的擋圈4。

如圖5-1～圖5-4所示，所述冰雹容器3具有一個用于容置冰雹的腔體6；所述冰雹容器3的作用是用來裝載即將發(fā)射的冰雹，該冰雹容器3采用質(zhì)量輕、耐沖擊的材質(zhì)；測試時，在高壓氣體下承載著冰雹越過調(diào)速通道1，穿過泄壓消音通道1，將冰雹送至測速區(qū)，沖擊向光伏組件G，冰雹容器3停滯在泄壓消音通道2前部，完成一次測試。

本發(fā)明所述測試光伏組件抗冰雹沖擊性能的方法，包括以下步驟：

a、將準(zhǔn)備好的直徑為45.0mm的冰雹模具（如圖6所示）的左半球7、右半球8按照設(shè)計圖紙的螺紋口徑無縫對接，用細(xì)水管向左半球7的注水口9進(jìn)行注水，待冰雹模具內(nèi)水滿后會形成一道水柱從右半球8的排空口10排出，確認(rèn)無氣泡溢出后將冰雹模具用夾具固定好后放入-10℃±5℃冰箱冷凍，冷凍6h以上打開冰雹模具，取出冰雹，用分析天平檢測冰雹質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺檢測冰雹直徑，將合格的冰球放入冰箱儲藏室；

b、將空氣壓縮機A接入如圖1所示的氣體管道調(diào)壓減壓閥B，調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力至8.0MPa，將氬弧焊接好的槍膛加速通道D與快速開關(guān)控制電磁閥C按照螺紋口連接完好；

c、將直徑（內(nèi)徑）45.0mm的冰雹容器3預(yù)先推放入槍膛加速通道D的底部，緊靠槍膛加速通道D的進(jìn)氣口，將泄壓消音通道2與多截調(diào)速通道1另一端按照螺紋口連接完好；

d、取出冷藏室冷凍完好標(biāo)準(zhǔn)尺寸、質(zhì)量的冰球利用提前準(zhǔn)備好的推桿從泄壓消音通道2的前部快速推至槍膛加速通道D底部的冰雹容器3內(nèi)；

e、通過紅外定位待沖擊光伏組件G的位置，開啟預(yù)先調(diào)試好的示波器，開啟快速開關(guān)控制電磁閥C，冰雹立即從槍膛加速通道D沖出，穿過泄壓消音通道2，冰雹容器3停滯在泄壓消音通道2的前端，冰雹繼續(xù)前進(jìn)越過測速區(qū)，最后冰雹沖擊向光伏組件G的指定沖擊位置。在測速區(qū)采用的冰雹發(fā)射測速裝置E選用的是兩根光纖，利用冰雹穿越過前后光纖的電位差值，再通過示波器分別采集到來自光纖測速探頭電位差值反饋成波形圖，讀取波形圖的時間差，以此來計算冰雹發(fā)射速度；

f、拆卸沖擊后的光伏組件G，利用EL（電致發(fā)光）檢測受冰雹沖擊光伏組件內(nèi)部電路是否發(fā)生損壞，完成一次測試。

上述的冰雹模具包括左半球7和右半球8，材質(zhì)采用不銹鋼，冰雹模具的作用是用來制作實驗標(biāo)準(zhǔn)尺寸、質(zhì)量的冰雹；在所述左半球7上設(shè)有注水口9，在右半球8上設(shè)有排空口10。實驗制作時用自來水管道堵住注水口9，待冰雹模具內(nèi)水分注滿后，多余的水分空氣會從排空口10中溢出，形成水柱，即可完成冰球的初步制作，然后將注滿水的冰球模具靜置冰箱冷凍即可。

本發(fā)明通過對槍膛加速通道結(jié)構(gòu)的精巧設(shè)計，巧妙的解決了空氣阻力及加速度的控制問題，以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)IEC61215標(biāo)準(zhǔn)條件下的30.7m/s 的沖擊速度。本發(fā)明具有以下幾個特點：（1）多截調(diào)速通道：對多截調(diào)速通道的尺寸、數(shù)量設(shè)計的同時考慮了空氣阻力及加速度的關(guān)系，滿足45.0mm大尺徑冰雹測試的同時可以兼容25.0mm，35.0mm，40.0mm不同規(guī)格的尺寸冰雹測試需求；（2）增加了泄壓消音通道：通過設(shè)置泄壓消音通道，當(dāng)槍膛內(nèi)的冰球發(fā)射出去，殘留在管道內(nèi)的高壓氣體從該位置排出，達(dá)到對發(fā)射槍膛及設(shè)備本身的保護(hù)效果；（3）冰雹容器可以滿足不同尺寸的冰球測試，不需要再進(jìn)行更換其它結(jié)構(gòu)，方便簡單，節(jié)省成本。