一、設備簡介
太陽能產品在室外自然環境下測試，受到氣候條件影響的因素很多，經常滿足不了測試要求，甚至有些地區常年不能測試。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驗及技術，開發了在室內測試太陽能產品的專業設備TRM-BLPD3型太陽能集熱器室內模擬測試系統。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的自然環境，不受使用地區的環境限制，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
3.TRM-PT1型 太陽能集熱器測試系統移動平臺
1）光模擬器：包含燈架系統（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*控制和監測
名稱 | 技術指標值 |
光學性能參數 | |
光不均勻度 | 10％(均勻度可調) 模擬光源系統發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、可見到紅外的連續光譜，在可見區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(根據現場情況設計)。 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出。 裝有12組大功率風機，對發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設計了冷天空裝置 ,其結構為兩層平行的冷網，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，冷卻系統采用壓縮機制冷技術與大功率平面風機結合，保證冷網溫度:小于15度、功率:10KW .紅外熱輻射功率小于50瓦(光源發光 - 光源不發光環境溫度下的差值) |
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。 |
太陽模擬系統智能控制柜 | 完成太陽模擬系統的自動控制功能，裝有智能控制器，完成對16路光源的狀態控制。光輻射強度 (1路)、溫度(8路)、風速 (2路)、環境溫濕度 (1路)、電壓,電流(3路)等信息。 同時控制(矩陣式發光裝置升降臺 )的升降位置(四點)，可根據異常狀態，提供報警信息，以保證系統的安全運行。 智能控制器采用高性能微處理器為主控CPU，適合于無人狀態下*監測.主機按照工業控制標準化設計，便攜式防振結構,適合在惡劣環境使用。 工作環境：現場交流電壓:220伏，溫度：-50～80℃，濕度：100％，尺寸：1100*800*750 |
微機管理系統 | 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以上環境即可運行，多窗口界面顯示模擬器的工作狀態，并對異常情況報警,同時微機可以控制每個工作環節，實現系統的全自動化運行,與打印機相連自動打印存儲數據，生成太陽模擬器工作圖文報表及統計分析曲線,存儲量達數年以上，數據存儲格式為EXCEL標準格式可供其它軟件調用。 |
電學性能與環境參數 | |
系統供電功率 | 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 現場接地線 (接地電阻小于5歐) |
工作環境要求 | 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 (控制光源熱負荷：大于30KW) 環境溫度：10--40度，環境濕度：小于70% 現場裝有上下水管路,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. |
監測參數 | |
表面溫度 | 測量通道：8路； 測溫范圍：0～300度；精度：±0.2℃ |
環境溫濕度 | 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% |
狀態指示 | 12路指示燈顯示工作狀態 |
1、矩陣式發光裝置
1.選用超高氣壓線形長弧氙燈做光源。其共性是發光體尺寸小，呈線狀，亮度高，容易被光學系統處理成便于使用的平行光源。氙燈的光譜是從紫外、可見到紅外的連續光譜，在可見區與太陽光譜極其相似，并且輻射光強度可調。
2.發光裝置支架、箱體及光路調節采用鋼制結構，自動調節升降（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出。
4.裝有四組大功率風機，對發射光源環境進行強制冷卻，可對太陽能熱水器、集熱器、電池板、太陽能發電站等產品進行直接照射。
2、主機電源控制柜
系統配用自主研發的高精度、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，便于讀取工作數據；
（2）儀器使用精密光反饋裝置，使得光脈動比普通系統降低一個數量級；
（3）自動觸發，全新設計的高可靠電子觸發裝置，您*不必擔心普通電源不易觸發的苦惱；
（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，調節發光強度等功能；
（6）全新外觀，拒絕粗糙工藝，該電源系統在各項參數上已經高于該類進口光學系統所配用電源的水平。
（7）自動記錄與顯示：發光輻射強度，各點溫度，工作時間等數據；
（8）微機通訊接口：標準RS232/USB/RS485通訊接口，可用微機同時監測與遙控光源；
由于氙燈點亮需要3萬伏直流高壓激發完成，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、太陽模擬系統智能控制柜它是模擬器系統的控制核心，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，還可以監測系統的安全工作狀態。
監測主機采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數據存儲器，可連續存儲數據6000條以上，工業控制標準設計，便攜式防震結構，大屏幕漢字液晶顯示屏(一屏顯示多路監測要素,可替代微機)，輕觸薄膜按鍵。適合在惡劣工業環境使用。即可與微機同時監測,又可以斷開微機獨立監測?？刂崎_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 環境溫濕度：1路 位置狀態等信息。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格狀的透光裝置，是我公司的*產品，通過改變網格的密度，實現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米的矩陣式發光裝置上，經過均光板發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系統設有現場微機與手持移動雙重控制功能。
陽光移動手持監控儀不但可以檢測模擬器的工作狀態，輻射強度，環境溫度，風速等指標，還可以控制光源點亮，升降臺角度調整，實現模擬器的全自動操作。又可以聯網在異地實現遠程控制。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，環境溫度，環境濕度，太陽輻射，露點，海拔高度，位置經度緯度，電子羅盤，時間，GPS等指標并可以登錄互聯網。
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，以免發熱，燒壞氙燈。
（4）氙燈壽命與開關次數有一定關系，開關次數減少，壽命就增加；反之，則加速泡殼發黑，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。
