PID用绝缘测试仪

TOS7210S

TOS7210S

$2.880,00 (税込:$3.168,00

  • 可在 50Vdc-2000Vdc(分辨率 1V)范围内实施设定
  • 可通过面板侧的开关即时切换施加电压极性
  • 输出端子与接地电位间为浮地状态。只测量通过测量点间的电流
  • 可对电流测量值或电阻测量值进行切换显示

请注意,此产品会产生高电压! 当使用此产品时,需要有一定电气方面的知识。 另外,进行错误操作使用仪器时会十分危险。 所以请务必认真阅读使用说明书后,再进行正确的操作。

*已停产,仅限库存。


カート機能が動くまでの
SKU: TOS7210S

产品概览

测试概念图

PID 绝缘测试仪(TOS7210S)是为准确有效地对太阳能电池模块的 PID(Potential Induced Degradation) 现象进行评估, 以绝缘电阻测试仪(TOS7200)为基础设计而成的测试仪。附有极性切换功能,输出电压可达 2000V, 同时装载了 nA 级分辨率的电流表,因此不只可以进行 PID 评估,还可以用于要求进行高敏感度测试的绝缘体评估测试。标准安装了 可从外部调用的面板存储器及 RS232C 接口,因此也可以灵活对应自动化系统。

测试概念图

什么是 PID现象?

PID 现象是指太阳能电池与边框长期被施以高电压,电池发电量显 著降低的现象。目前认为所施加的电压越高,越是在高温、高湿的 环境下劣化现象越严重。如晶体硅太阳能电池模块的输出电压即使 只有数十 V,一旦直接连接的片数增加,串内的电位差将变得非常 高。一方面,PCS(Power Conditioning System)作为交流电源与系统 相连 , 使接地形态发生变化。输入端采用浮接(一侧电极不能接地 线)的无变压器方式近年有所增加。这种情况下电池和地线间将发 生高电位差。现在可明确的是,晶体硅太阳能电池模块中,相对于 边框(接地线)负极电位高的电池容易发生 PID 现象。(请参照图 1) 目前,日本国内以 Max 600V、欧洲以 max 1000V 的系统电压运行 太阳能电池模块,但是目前出现了提高 Max 系统电压以削减企业 用大规模太阳能发电系统的串数、PCS 总数,提高发电效率的趋势。

什么是 PID现象? 图 1

什么是 PID现象? 图2

图 2 模拟了晶体硅太阳能电池模块的处于高电位差的状况。 边框为正极电位、模块电路处于负极高电位的状况。目前认 为是由于超白钢化玻璃内的钠离子向电池侧迁移而引起劣化。 (薄膜太阳能电池模块也被确认出现 PID 现象,但是发生劣化 的机制与晶体硅太阳能电池模块不同。)现在,各种研究机构 正在通过研究、试验查找 PID 现象的原因。

可任意设定输出电压

可将对测试物施加的测试电压设定在 50Vdc-2000Vdc(分辨率1V)的范围内。 假设太阳光发电系统的电压在1000V以上,可对其进行评估。此外, 在电气 · 电子部件、电气 · 电子设备的绝缘电阻测试中, 也可对应JIS C 1302: 1994所规定的电压范围以外的测试。 在50V-1000V范围内, 输出特性以JIS C 1302: 1994为基准。

极性切换功能

可通过主机面板的开关轻松切换输出极性。 PID现象是一种可逆现象,施加负偏压电压可能会恢复。 极性切换是一项不需要对被检品实施配线变更的便利功能。 此外,通过RS232C接口可实施由外部控制的切换。

模拟输出端子

在电阻显示模式中,基于对数压缩将对应电阻测量值的电压输出限制在0V-4V之间。 在电流显示模式中,对应电流测量值及测量量程(4个量程)按线性标度输出。 使用数据记录器等外部记录设备可对被测试物的变化、劣化状况进行解析。

建立输出端的浮地

输出端子与接地电位间为浮地状态。*1此外,使用屏蔽电缆作为输出电缆。 这样就不会测量被检品与大地间的电流, 只测量测试点间的电流, 可确保评估测试的高敏感度和精确性。
*1:设定为正极的端子的对地电压(±1000Vdc) 设定为负极的端子的对地电压(+1000Vdc及-3000Vdc)

TL51-TOS

PID試験関連資料(出典:産業技術総合研究所)

关于 PID现象的测试

独立行政法人产业技术综合研究所太阳能发电工学研究中心(以下简称“产综研”)于 2011 年 4 月成立的“第 II 期高信赖性太阳能电池模块的开 发 / 评估协会”,作为合作研究项目实施了再现 PID 现象的实验。作为要的测试设备,菊水电子开发了 TOS7210S。※ 研究内容于 2014 年 3 月 19 日在第 61 届应用物理学会春季学术演讲会上发表。

单电池结构模块的制作

单电池测试模块是用 6 英寸多晶硅电池、超白钢化玻璃、 乙烯乙酸乙烯酯(封装材料)、背板层压而成的单电池结构模块。

太阳能电池模块所使用的构件

  • 电池基板:6 inch 多晶硅电池
  • 受光面玻璃:超白钢化玻璃
  • 封装材料 :乙烯乙酸乙烯酯(EVA)
  • 背板:由 PVF / PET / PVF 构成背板
太阳能电池模块(PV 面板)与 TOS7210S 的连接方法
6 英寸多晶硅、单电池结构模块

测试方法

在受光面玻璃上张贴铝板,设置在恒温槽内,与 PID 绝缘测试仪连接。
模块温度保持在 85°C,对 3 片单电池结构模块分别施加 -1000Vdc、-1500Vdc、-2000Vdc 的电压。

太阳能电池模块(PV 面板)与 TOS7210S 的连接方法
太阳能电池模块(PV 面板)与 TOS7210S 的连接方法
恒温槽内模块
恒温槽内模块
模块的漏电流量与温度图解
模块的漏电流量与温度图解

用太阳模拟器确认输出特性

可通过模块的初期(Pmax/F.F./Isc/Voc)特性和经时变化确认输出性能降低。

Max 电力 P max
Max 电力 P max
曲线因子 F.F
曲线因子 F.F
短路电流 I sc
短路电流 I sc
开放电压 V oc
开放电压 V oc

EL(Electro-Luminescence)通过电致发光确认劣化状况

太阳能电池模块一经受到外部施加的电 压,接合面将再次结合并发光。正常部分 发出的光均匀美丽,发生劣化的部分会有 很多暗斑,直至最终无法发光。这种方法 作为确认 PID 现象的有效手段而被采用。 此外,现确认 PID 现象为可逆性现象,经 过一段时间后劣化减轻,甚至会恢复到初 期状态。

EL. 测试结果
EL. 测试结果
可逆性现象(室内放置)
可逆性现象(室内放置)

确认因施加的电压不同造成的劣化程度

增加施加电压,模块的 Max 电力性能(Pmax)降低的比率出现上升。 此外从 EL 图像可以判断,相同测试时间内,施加电压增高,EL 图像的暗斑也随之增加。

通过施加逆电压进行的恢复测试 /结果

PID 现象为可逆性现象,测试结束后,通过放置或施加逆电压,有些模块的劣化情况会有所减轻,甚至恢复到接近初期状态。TOS7210S 可以很容易通过开关进行极性切换。 作业中不会出现与被检品连接的混乱问题。 Pmax 性能显著降低的模块(-99% 以上),即使长时间施加电压也未证明出现恢复。 与此相对,Pmax 性能降低为中等程度(-53% 〜 -71% 程度)的情况下,经过 0.5-2 小时后几乎完全恢复。 此外在不依赖施加电压的情况下也在自行恢复。

恢复测试后的 EL 测试结果
恢复测试后的 EL 测试结果

在 PID 测试中输出性能降低达 -99% 以上的样品的恢复情况

+1000V

+1500V

+2000V

在 PID 测试中输出性能降低达 -65% 至 -71% 以上的样品的恢复情况

+1000V

+1500V

+2000V

在 PID 测试中输出性能降低达 -53% 至 -58% 以上的样品的恢复情况

+1000V

+1500V

+2000V

各种评估方法

现在(2014年7月)评估测试方法及判断基准尚未实现标准化。目前由各国的研究机构、测试所、模块生产商自行测试评估。

  • 水封法 :在模块玻璃面上浸水并施加电压的方法
  • 测试箱法 :在恒温槽内进行温度、湿度管理并施加电压的方法
  • 铝膜法 :用铝箔覆盖玻璃或用铝板紧贴玻璃面后施加电压的方法

各种测试方法会造成优劣、温度 / 湿度差、测试时间等的差异,目前朝向标准化正进行反复测试验证。 国际标准 IEC 正在策划制定针对 PID 现象的测试方法。

规格

ZOOM

输出部

输出电压范围50 V 〜 2000 V
分辨率1V
精度±(1.5% of setting + 2V)
Max 额定输出2W (2000V/1mA)
Max 额定电流1mA
输出端子输出形式浮地式
对接地电压±1000Vdc(极性被设定为正极的端子)
+1000Vdc及 -3000Vdc(极性被设定为负极的端子)
脉动2000V无负载20 Vp-p以下
Max额定负载20 Vp-p以下
电压变动率1%以下 (Max额定负载→无负载)
短路电流2mA以下 (瞬间 250mA以下 )
上升时间60ms 以下 (10% 〜 90%、无负载 )
放电功能试验结束时强制放电(放电电阻 20kΩ)

电压表

测量范围0V 〜 2400V
分辨率1V
精度±(1% of reading + 1V)

电阻表

测量范围0.01 MΩ 〜 5000 MΩ( 超过 100nA 以上时在 Max 额定电流 1mA 以下的范围内)
显示□.□□MΩ [R<10 .0MΩ]
□□.□MΩ [10 .0MΩ≦R<100.0MΩ]
□□□MΩ [100 .0MΩ≦R<1000MΩ]
□□□□MΩ [1000MΩ≦R≦5000MΩ]
(R= 绝缘测量电阻值 )
精度 *1±(10% of reading) [100nA<i≦200nA]
±(5% of reading) [200nA<i≦1μA]
±(2% of reading) [1μA<i≦1mA]
(i= 输出电压测量值/电阻测量值 )
测量量程 可选择电流测量量程为 AUTO或 FIX
AUTO根据电阻测量用电流值的大小,可随时自动更改电流测量量程
FIX根据输出电压设定值和 LOWER设定值,可固定电流测量量程(在 W COMP OFF时)
保持功能在 PASS期间保持试验结束时的测量电阻值

电流表

测量范围0.000μA〜 1900μA
显示□.□□□μA [i<10 .00μA]
□□.□□μA [10 .00μA≦i<100.0μA]
□□□.□μA [100 .0μA≦i<1000μA]
□□□□μA [1000μA≦i]
(i= 电流测量值 )
精度*2±(4% of reading +0.005μA) [i<10 .00μA]
±(4% of reading +0.005μA) [10 .00μA≦i<100.0μA]
±(2% of reading +0.005μA) [100 .0μA≦i<1000μA]
(2% of reading) [1000μA≦i]
(i= 电流测量值 )
测量量程 可选择电流测量量程为 AUTO或 FIX
AUTO根据电流测量值的大小,可随时自动更改电流测量量程
FIX根据输出电压设定值和 LOWER设定值,可固定电流测量量程(在 W COMP OFF时)

判断功能

判定方式/ 判定动作LOWER FAIL 判定检测到低于下限基准值的电阻值时切断输出,判定为 LOWER FAIL
W COMP 判定窗口比较器判定:检查出超过上限基准值或低于下限基准值的电阻值时切断输出, 判定为 UPPER FAIL或 LOWER FAIL

时间

试验时间设定范围0.5s 〜 999s(设定 TEST TIME OFF 后可连续运转)
判定等待时间设定范围0.3s 〜 10s (TEST TIME > WAIT TIME)
精度±(100 ppm+ 20ms)

*1. 湿度 20 %rh 〜 70 %rh(无凝露)、测试导线不存在摇晃等。 *2. 湿度 20 %rh 〜 80 %rh(无凝露)、测试导线不存在摇晃等。 A 端子或 B 端子处于接地状态时,湿度为 20% 〜 70%rh(不得凝水)

SIGNAL I/O 后面板D SUB25P连接器
输入规格高电平输入电压11V 〜 15V输入信号全部为低电平有效控制。
输入端子凭借电阻提升+12 V。
输入端子的开路等价于输入高电平。
低电平输入电压0V 〜 4V
低电平输入电流Max -5 mA
输入时间宽度Min 5 ms
输出规格输出方式开集极输出(4.5 Vdc〜30 Vdc)
输出耐电压30 Vdc
输出饱和电压约1.1 V(25°C)
Max 输出电流400mA (TOTAL)
ANALOG OUT 电阻测量值、电流测量值及电压、电流量程信息直流电压输出。
电阻测量值电阻测量值
Rx :(1MΩ :0.3V、10MΩ :1.04V、100MΩ :2.00V、1000MΩ :3.00V、10000MΩ 以上 :4.00V)
输出阻抗 1kΩ
电流测量值Range1 :Vo[V] = 測定値 [μA] / 512
Range2 :Vo[V] = 測定値 [μA] / 64
Range3 :Vo[V]= 測定値 [μA] / 8
Range4 :Vo[V]= 測定値 [μA]
COM模拟输出电路共用端
精度±(2% of FS)
RS232C 后面板D SUB9P连接器(遵照EIA-232-D)
除了POWER开关、KEYLOC以外,其它所有功能都能够
波特率9600/19200/38400 bps(数据:8bit、奇偶检验:无、停止位:2bit固定)
REMOTE前面板6引脚Mini DIN连接器
连接属于选购件的遥控器RC01-TOS或者RC02-TOS,遥控开始/停止(但是,需要变换适配器)
显示7段LED、电压显示4位数、绝缘电阻值显示4位数、电流值显示4位数、时间显示3位数
内存功能Max能够存储10种试验条件
TEST MODEMOMENTARY只有在按下START开关期间才能进行试验
FAIL MODE依据遥控器的停止信号使FAIL解除无效
DOUBLE ACTION只有在按下STOP开关并离开后的大约0.5秒以内按下 START开关,才能开始试验
PASS HOLD能够保持PASS判定的时间为0.2s,或者设定为HOLD
KEYLOCK转为除START/STOP键以外的键不可操作状态
环境设置场所室内、高度 2000 m 以内
规格保证范围温度/湿度15°C〜 30°C / 20% rh 〜 80% rh(但不得凝水)
动作范围温度/湿度0°C〜 40°C / 20% rh 〜 80% rh(但不得凝水)
保存范围温度/湿度-20°C〜 70°C / 90% rh 以下(但不得凝水)
电源公称电压范围(许可电压范围)100Vac〜240Vac(85Vac〜250Vac)
耗电量定格负荷时Max 30VA
容许频率范围47Hz〜 63Hz
绝缘电阻30MΩ以上(500Vdc)[AC LINE─底盘之间]
耐电压1500Vac 、1分钟 10 mA以下[AC LINE─底盘之间]、3000Vac、1分钟[A,B端子─底盘之间]
接地连续性25Aac / 0.1Ω以下
外形尺寸(Max)/质量214W × 81 (115)H × 340 (385)Dmm /约 2kg

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