一种面向多场景的室内实证测试系统
稳态太阳模拟测试系统是一种模拟太阳辐射的人工光源设备。室内稳态模拟器用于稳定测试和热板测试,已经是比较成熟的方案了。
近年来,户外实证越来越得到客户的关注。然而,目前的户外实证是在不同地区选择基地,受限于实际天气,不可控因素比较多,测试周期长,不能快速得到结论。
为此,我们开发了室内的实证测试稳态测试系统。稳态光源的光强可控,光源的角度可调,光源和样品的距离可调。通过以上变量,模拟太阳能组件,早上,中午,傍晚不同时段的发电量。
在室外环境中测试组件,会面临多种不可控因素,这些因素可能显著影响测试的可靠性、重复性和安全性。
以下从几个关键方面分析这些不可控因素及其潜在影响。
1.1 环境条件的不可预测性:
室外测试受自然环境条件如天气变化(雨、雪、风速)、温度波动、光照强度以及大气干扰(如电离层扰动)影响,这些因素难以精确控制且可能引入随机噪声,导致测试结果偏离真实性能。
例如,在无线通信或传感器测试中,信号衰减或漂移可能由环境变化引起,降低数据一致性。

1.2 外部干扰源的随机性:
室外环境中存在多种不可预测的电磁干扰(EMI) 来源,如其他无线设备、电力线路或工业设备,这些干扰可能叠加在测试信号上,造成测量误差或误触发。
对于高精度组件(如GNSS接收机),卫星信号本身也可能受空间天气影响,增加测试不确定性。
1.3 物理安全与访问限制:
室外测试场地可能面临未经授权的访问、环境破坏或人为干扰风险,例如设备被盗、损坏或测试路径被占用,这些因素不仅威胁测试组件安全,还可能导致测试中断或数据丢失。
1.4 重复性与可再现性挑战:
由于环境条件的动态变化,室外测试难以完全复现相同的测试场景,每次运行的边界条件(如地面反射、遮挡物位置)可能不同,这使得结果对比和问题诊断困难,影响验证效率。
2、应对方案
鉴于诸多不可控的因素,质卫科技设计并研发了一套稳态太阳模拟系统用于室内测试。
这套系统由光源模块与样品组件模块两部分组成,模拟太阳日升-日中-日落的完整测试行程,通过可调可跟踪实时调整组件角度,使客户的操作更加便捷,增强了使用的体验度



为了验证稳态太阳模拟系统在室内是可行可控的,为此我们做了以下测试和试验。
1)30°入射角时,所得辐照是346w/m²
2) 45°入射角时,所得辐照是644w/m²
3) 60°入射角时,所得辐照是1215w/m²
4) 90°入射角时,所得辐照是1417w/m²
5) -60°入射角时,所得辐照是1227w/m²
6) -45°入射角时,所得辐照是663w/m²
7) -30°入射角时,所得辐照是352w/m²

辐照度模拟图揭示了不同角度下的辐照度变化趋势。
数据显示,在0°时辐照度达到1417,为最高点,而-30°时为最低点,仅有346。
整体上,辐照度随着角度的增加呈现先上升后下降的趋势。建议关注角度变化对辐照度的具体影响,以便优化相关设备或过程的设置。
本文通过可行性测试与数据验证,证明稳态太阳模拟系统在室内条件下具备良好的可控性与稳定性,能够满足光伏组件测试对辐照一致性和重复性的基本要求。
在此基础上,通过引入光照角度的大范围调节与光照距离的灵活配置,该方案不再局限于传统箱体式稳态系统的固定工况,而是能够适配更多测试场景与实验需求。
本系统的核心设计思路是:“在箱体中完成测试”转变为“在开放结构中构建可控测试条件”,这也为实验室开展更丰富的稳态太阳模拟测试提供了新的实现路径。


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