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Tante volte non si pensa un carico elettronico per verificare le caratteristiche delle celle solari o dei moduli fotovoltaici semplicemente perché si è abituati a utilizzate sistemi chiavi in mano oppure ad alimentatori a quattro quadranti.

E' però facile osservare che nel momento in cui una cella solare viene collaudata con un alimentatore a quattro quadranti, una tensione positiva viene imposta dalla cella solare ai morsetti dell'alimentatore e la corrente scorre dalla cella solare ai morsetti dell'alimentatore a quattro quadranti, il che significa che l'alimentatore a quattro quadranti vede una corrente negativa (rispetto ai propri morsetti).

Quindi, in tali condizioni che l'alimentatore a quattro quadranti assorbe corrente, ossia, dal punto di vista elettrico si sta comportando da carico elettronico.

Il carico elettronico

Un carico elettronico in corrente continua è un dispositivo attivo a due morsetti che si comporta da resistenza variabile (carico) e che può dissipare e misurare la potenza di uscita in continua di un dispositivo in prova.

Il carico elettronico tipicamente è in grado di misurare sia la corrente sia la tensione che il dispositivo in prova presenta ai suoi capi.

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I carici elettronici possono funzionare secondo tre modalità operative:

  • Corrente costante (CC)
  • Tensione costante (CV)
  • Resistenza costante (CR)

In ciascuna delle tre modalità operative ammesse, la variabile in questione rimane fissa mentre le altre due variano in funzione delle caratteristiche del dispositivo in prova e le impostazioni del carico elettronico.

Caratteristica I-V tramite carico elettronico

Per ricavare la caratteristica corrente-tensione (I-V) di una cella solare, carichi elettronici vengono fatti funzionare a a tensione costante, ossia in modalità CV (Constant Voltage).

In modalità a tensione costante, il carico elettronico regola la corrente che lo attraversa per compensare la tensione ai suoi capi in modo da mantenere un valore di tensione costante.

La modalità a tensione costante può essere utilizzata per creare una scansione (sweep) in tensione, facendo sì che il carico controlli la tensione all'uscita della cella solare e misurando la corrente risultante.

Allo stesso tempo, il carico elettronico può digitalizzare la forma d'onda della corrente erogata dalla cella solare al carico, in modo simile a come si cattura una traccia su un oscilloscopio.

Tracciando la tensione costante usata durata la scansione in funzione della corrente reale digitalizzata, è possibile creare la curva caratteristica I-V.

Molti carichi elettronici, tuttavia, sono soggetti a dei limiti inferiori nella tensione operativa, tipicamente dai 2 V a 3 V.

Elevatore di tensionePer superare questo limite, è possibile inserire in serie al carico elettronico un alimentatore in corrente continua, che innalza il riferimento di tensione , per esempio di 3 V.

La tensione del generatore in continua non influenza la cella solare che è un dispositivo flottante; semplicemente polarizza la cella solare a 3 V.

E poiché le misure vengono eseguite sfruttando una scansione rapida, l'intera prova può essere condotta prima che la cella possa surriscaldarsi e cambiare temperatura a causa degli effetti termici generati da sorgenti luminose intense.

Infatti, poiché le prestazioni della cella vengono influenzate dalla temperatura, sarà necessario monitorare la temperatura durante la prova con qualunque sistema di acquisizione dati che si utilizza.

Soprattutto se le prove vengono eseguite all'esterno, magari su interi moduli fotovoltaici esposti a una forte radiazione solare, non solo le prestazioni della cella, ma anche le prestazioni del sistema di misura dipendono dalla temperatura.

Pertanto, per utilizzare correttamente un'apparecchiatura di collaudo all'aperto, in cui non è possibile regolare la temperatura, occorre conoscere la temperatura corrente e tenere conto dell'errore di misura in base alle specifiche del coefficiente termico degli strumenti.