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TOS7210S PID용 절연시험기

출력전압범위 : 50V~2000V
저항측정범위 : 0.01mΩ~5000mΩ
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PID 절연시험기
TOS7210S [SPEC80776]

태양 전지 모듈의 PID 평가 용 절연 시험기
50Vdc ~ 2000Vdc (분해능 1V) 범위에서 설정 가능
인가 전압 극성을 판넬의 스위치로 즉시 전환 가능
출력은 접지 전위에서 부동. 측정 지점 사이에 흐르는 전류 만을 측정 가능
측정 된 전류 또는 저항 측정 값으로 표시 전환 가능
RS-232C 인터페이스 표준 장비



▐  라인업


TOS7210S PID 절연 시험기 ※ 전용 테스트 리드 (TL51-TOS) 부착
▐  요약
PID 절연 시험기 (TOS7210S)은 절연 저항 시험기 (TOS7200)을 기반으로 태양 전지 모듈의 PID (Potential Induced Degradation) 현상의 평가를 정확하고 효율적으로 수행 할 수 있도록 설계된 시험기입니다 . 극성 전환 기능에서 2000V까지의 출력 능력과 nA 분해능을 가진 전류계를 탑재하고 있기 때문에, PID 평가뿐만 아니라 고감도 측정을 필요로하는 절연물의 평가 시험에 사용하실 수 있습니다. 외부에서 호출 가능한 패널 메모리, RS232C 인터페이스를 표준 탑재하고 있기 때문에 자동화 시스템을 유연하게 대응할 수 있습니다.



▐  PID 현상의 시험에 대해
PID 현상은 태양 전지 셀과 프레임 사이에 장시간 고전압이인가되면 셀의 발전량이 현저히 저하되는 현상입니다. 인가되는 전압이 높을수록, 고온 다습 환경 처럼 열화가 진행된다고 생각할 수 있습니다.
예를 들어, 결정 실리콘계 태양 전지 모듈의 출력 전압이 수십 V이라고해도 직렬 연결 매수가 증가하면 문자열의 전위차는 매우 높습니다. 한편, PCS (인버터)는 교류 전원으로 계통 시스템에 연결되지만 접지 형태는 PCS 에따라 달라집니다. 입력측이 부동 (자극측을 접지 [어스]에 연결할 수 없음)에서 운용되는 트랜스리스 방식도 최근 증가하고 있습니다. 이런 경우는 셀과 접지 사이에 높은 전위차가 발생합니다. 결정 실리콘계 태양 전지 모듈은 프레임(접지)에 음극 전위가 높은 셀이 PID 현상을 일으키기 쉬운 것을 알 수 있습니다 (그림 참조).
현재 일본국내에서는 최대 시스템 전압을 600V 유럽에서 1000V로 태양 전지 모듈을 운용하고 있습니다 만, 사업용 메가 솔라에서는 스트링 수의 감소, PCS 등 총 절감, 발전 효율 향상의 관점에서 최대 시스템 전압 를 올리는 경향이 있습니다.

그림에서 결정질 실리콘 태양 전지 모듈이 높은 전위차에 노출 된 상황을 모의하고 있습니다. 프레임이 양극 전위 모듈 회로가 음극 높은 전위에 노출 된 상황입니다. 결정계 실리콘 태양 전지 모듈의 PID 현상은 백보드 강화 유리의 나트륨 이온이 세포쪽으로 이동하고 열화를 일으키는 것으로 생각되고 있습니다. (박막 계 태양 전지 모듈에서 PID 현상이 확인되고 있습니다 만, 열화 메커니즘은 결정계 실리콘 태양 전지 모듈과는 다릅니다.) 현재 다양한 연구 기관에 따라 PID 현상의 원인 규명 실험 · 연구가 진행중 에있습니다.

▐  특징
|출력 전압을 임의 설정
피 시험물에인가하는 시험 전압을 50Vdc ~ 2000Vdc (분해능 1V) 범위에서 설정할 수 있습니다. 태양 광 발전 시스템 전압 1000V 이상으로 상정 한 경우의 평가 등에 대응이 가능합니다. 또한 전기 · 전자 부품, 전기 · 전자 기기의 절연 저항 시험에서 JIS C 1302 : 1994에 규정 된 전압 이외의 시험도 가능합니다. 50V ~ 1000V 범위는 출력 특성은 JIS C 1302 : 1994을 준수하고 있습니다.

|극성 전환 기능
본체 패널의 스위치로 쉽게 출력 극성을 전환 할 수 있습니다. PID 저하 가역 현상에 역 바이어스 전압을인가하면 회복 될 수 있습니다. 극성 전환은 피 시험 물까지의 배선 변경 필요없이 편리한 기능입니다. 또한 RS232C 인터페이스를 통해 외부 컨트롤의 전환도 가능합니다.

| 출력은 접지에서 부동
출력 단자는 접지 전위 (접지 전위)에서 플로팅되어 있습니다 ※ 1 . 또한 출력 케이블 (TL51-TOS)에 실드 케이블을 사용하고 있습니다. 따라서 피 시험 물과 대지 사이에 흐르는 전류는 측정하지 않고 시험 포인트 사이에 흐르는 전류만을 측정 할 수 있기 때문에 고감도로 정확한 평가 시험을 수행 할 수 있습니다.

| 아날로그 출력 단자
저항 모드에서는 저항 측정 값에 따라 전압을 대수 압축하여 0V ~ 4V로 출력합니다. 전류 모드에서는 전류 측정 및 측정 범위 (4 레인지)에 따라 리니어 스케일로 출력합니다. 데이터 로거 등의 외부 기록 장치를 이용하여 피 시험 물의 변화와 열화 상황을 분석 할 수 있습니다.


PID 시험 관련 자료 (출처 : 산업 기술 종합 연구소[일])
▐  PID 시험 관련 자료 (출처 : 산업 기술 종합 연구소[일])
| PID 현상의 시험에 대해
독립 행정법 인 산업 기술 종합 연구소 태양 광 발전 공학 연구 센터 (이하 산업 기술 종합 연구소)가 2011 년 4 월에 발족 한 '제 Ⅱ 기 고 신뢰성 태양 전지 모듈 개발 · 평가 컨소시엄」에서 공동 연구 테마로 PID 동작을 재현하는 실험이 진행되었습니다. TOS7210S는 실험에 필요한 시험 장비로 쿠스이 전자가 개발을 실시했습니다. ※ 연구 내용은 2014 년 3 월 19 일에 제 61 회 응용 물리 학회 춘계 학술 강연회에서 발표되었습니다.

| 단일 셀 모듈 제작
테스트 모듈은 단일 셀 모듈로 6 인치 다결정 실리콘 셀을 백보드 강화 유리 에틸렌 비닐 아세테이트 (밀봉재) 백 시트 라미네이트되어 있습니다.
· 셀 보드 : 6 inch 다결정 실리콘 셀
· 수광면 유리 : 백보드 강화 유리
· 밀봉재 : 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA)
· 백 시트 : PVF / PET / PVF 구성 백 시트

| 시험 방법
수광면 유리에 알루미늄 판을 깔고 오븐에 설치하여 PID 절연 시험기 TOS7210S와 연결.
모듈 온도를 85 ℃로 유지 3 장의 싱글 셀 모듈 -1000Vdc, -1500Vdc, -2000Vdc을인가했습니다.



| 솔라 시뮬레이터에 의한 출력 특성 확인
모듈의 초기 (Pmax / FF / Isc / Voc) 특성과 시간 경과 후의 변화에 따라 출력 저하를 확인할 수 있습니다.



| EL (electro-luminescence) 전계에 의한 열화의 확인
태양 전지 모듈은 외부에서 전압을인가하면 접합면에서 재결합이 일어나 발광합니다. 정상적인 부분은 깨끗이 발광하지만 열화가 진행되면 암부가 많아지고, 결국 발광하지 않습니다. PID 현상을 확인하는 효과적인 수단으로 사용되고 있습니다. 또한 PID 현상은 가역성 현상에 의해 시간이 지남에 따라 열화가 경감되고, 초기 상태에 가까운 회복을하는 것이 인정되고 있습니다.


| 인가 전압에 의한 열화의 차이를 확인
인가 전압이 증가하면 모듈의 최대 전력 (Pmax)이 감소하는 비율이 올랐습니다. 또한 EL 이미지에서 확인할 수 있도록인가 전압이 높아지면 동시 간의 EL 이미지 암부가 증가하고있는 것을 알 수 있습니다.

| 역 전압인가에 의한 회복 시험 · 결과
PID 현상은 가역성의 현상에서 시험 종료 후 방치 또는 반대로 전압을인가함으로써 열화가 경감되고, 초기 상태에 가까운 회복을하는 모듈도 있습니다. TOS7210S는 스위치 극성 전환이 용이합니다. 피 시험 물의 연결 등의 혼란없이 작업 할 수 있습니다. Pmax의 저하가 현저 모듈 (-99 % 이상)은 장시간 전압을인가해도 회복은 볼 수 없습니다. 이에 대해 Pmax 저하가 중간 (-53 % ~ -71 % 정도)의 경우 0.5 시간 ~ 2 시간 경과에 거의 완전한 회복이 관찰되었다. 또한인가 전압에 의존하지 않고 회복합니다.

 

 

▼ PID 실험에 의해 출력 저하가 -99 % 이상이 샘플의 회복


▼ PID 실험에 의해 출력 저하가 -65 % ~ -71 % 이상이 샘플의 회복


▼ PID 실험에 의해 출력 저하가 -53 % ~ -58 % 이상이 샘플의 회복


|다양한 평가 방법

현재 (2014 년 7 월), 평가 시험 방법 및 판정 기준 등은 규격화되어있는 상황은 없습니다. 각국의 연구 기관 및 시험소 모듈 제조업체에서 자체 평가를 실시하고 있습니다.

· 수장 법 : 모듈 유리에 물을 깔고 전압을인가하는 방법
· 챔버 법 : 항온조 내에서 온도 · 습도를 관리하고 전압을인가하는 방법
· 알루미늄 법 : 알루미늄 휠에 유리를 덮거나, 알루미늄 판을 유리에 밀착시켜 전압을인가하는 방법
각각의 시험 방법에 의한 우열 온도 · 습도의 차이, 시험 시간의 차이 등 규격화를위한 실험을 거듭하고 있습니다. 국제 표준 IEC에서는 PID 현상에 대한 시험 방법을 개발 중입니다.


사양 · 외형 치수도
▐  사양


출력 부
출력 전압 범위 50V ~ 2000V
분해능 1V
정확도 ± (1.5 % of setting + 2V)
최대 정격 출력 2W (2000V / 1mA)
최대 정격 전류 1mA
출력 단자 출력 형식 플로팅
대 접지 전압 ± 1000 Vdc (극성이 양극으로 설정되어있는 단자)
+1000 Vdc 및 -3000 Vdc (극성이 음극으로 설정되어있는 단자)
리플 2000V 무부하 10Vp-p 이하
최대 정격 부하 10Vp-p 이하
전압 변동률 1 % 이하 (최대 정격 부하 → 무부하)
단락 전류 2mA 이하 (순간 200mA 이하)
출력 상승 시간 50ms 이하 (10 % ~ 90 % 무부하)
방전 기능 시험 종료시에 강제 방전 (방전 저항 20kΩ)
전압계
측정 범위 0V ~ 2400V
분해능 1V
정확도 ± (1 % of reading + 1V)
저항계
측정 범위 0.01MΩ ~ 5000MΩ (100nA 이상 최대 정격 전류 1mA까지의 범위에서)
보기 □. □□ MΩ [R <10.0MΩ]
□□. □ MΩ [10.0MΩ ≦ R <100.0MΩ]
□□□ MΩ [100.0MΩ ≦ R <1000MΩ]
□□□□ MΩ [1000MΩ ≦ R ≦ 5000MΩ]
( R = 절연 저항 측정)
정확도 ※ 1 ± (10 % of reading) [100nA <i ≦ 200nA]
± (5 % of reading) [200nA <i ≦ 1μA]
± (2 % of reading) [1μA <i ≦ 1mA]
(i = 출력 전압 측정 값 / 저항 측정)
측정 범위 선택 전류 측정 범위를 AUTO 또는 FIX : 선택 가능
AUTO 저항 측정 용 전류 값에 따라 전류 측정 레인지를 수시 자동적으로 변경
FIX 출력 전압 설정치와 LOWER 설정치에 의해 전류 측정 레인지를 고정 (W COMP OFF에서)
홀드 기능 시험 종료시의 저항 값을 PASS 기간 중 홀드
전류계
측정 범위 0.000μA ~ 1900μA
보기 □. □□□ μA [i <10.00μA]
□□. □□ μA [10.00μA ≦ i <100.0μA]
□□□. □ μA [100.0μA ≦ i <1000μA]
□□□□ μA [1000μA ≦ i ]
(i = 전류 측정 값)
정확도 ※ 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 = 전류 측정 값)
측정 범위 선택 전류 측정 범위를 AUTO 또는 FIX : 선택 가능
AUTO 전류 측정 값에 따라 전류 측정 레인지를 수시 자동적으로 변경
FIX 출력 전압 설정치와 LOWER 설정치에 의해 전류 측정 레인지를 고정 (W COMP OFF에서)
판정 기능
판정 방법 / 판정 동작 LOWER FAIL 판정 하한 기준치 이하의 저항 값을 검출했을 경우에 출력을 차단 해 LOWER FAIL 판정
W COMP 판정 상한 기준치 이상 또는 하한 기준치 이하의 저항 값을 검출했을 경우에 출력을 차단 해 UPPER 또는 LOWER FAIL와 판정 윈드 컴패러트 판정
시간
시험 시간 설정 범위 0.5s ~ 999s (TEST TIME OFF를 설정하면 연속 운전 가능)
판정 대기 시간 설정 범위 0.3s ~ 10s (TEST TIME> WAIT TIME)
정확도 ± (100 ppm + 20ms)
SIGNAL I / O 후면 패널 D-SUB 25 핀 커넥터
입력 사양 하이 레벨 입력 전압 11V ~ 15V 입력 신호는 모두 로우 활성 제어
입력 단자는 저항으로 + 12V에 풀업
입력 단자의 개방 상부를 입력 한 것과 등가
로우 레벨 입력 전압 0V ~ 4V
로우 레벨 입력 전류 최대 -5mA
입력 시간 폭 최소 5ms
출력 사양 출력 방식 오픈 콜렉터 출력 (4.5Vdc ~ 30Vdc)
출력 내전압 30Vdc
출력 포화 전압 약 1.1V (25 ℃)
최대 출력 전류 400mA (TOTAL)
ANALOG OUT 저항 측정, 측정 된 전류 및 전압, 전류 레인지 정보를 직류 전압으로 출력.
저항 측정


Rx : (1MΩ : 0.3V, 10MΩ : 1.04V, 100MΩ : 2.00V, 1000MΩ : 3.00V, 10000MΩ 이상 : 4.00V)
출력 임피던스 1kΩ
전류 측정 Renge1 : V 0 [V] = 측정 값 [μA] / 512
Renge2 : V 0 [V] = 측정 값 [μA] / 64
Renge3 : V 0 [V] = 측정 값 [μA] / 8
Renge4 : V 0 [ V] = 측정 값 [μA]
COM 아날로그 출력 회로 공통
정확도 ± (2 % of FS)
RS232C 후면 패널 D-SUB 9 핀 커넥터 (EIA-232-D에 준거)
POWER 스위치 KEYLOCK 이외의 모든 기능을 원격 제어 가능
전송 속도 9600/19200/38400 bps (데이터 : 8bit 패리티 : 없음, 정지 비트 : 2bit 고정)
REMOTE 전면 패널 6 핀 Min DIN 커넥터 옵션 원격 컨트롤러 RC01-TOS 또는 RC02-TOS를 연결하여 시작 / 정지를 원격 제어 (단, 변환 어댑터 필요)
보기 7 세그먼트 LED 전압 표시 4 자리 절연 저항 값 표시 4 자리 전류 값 표시 4 자리, 시간 표시 3 자리
메모리 기능 최대 10 가지의 시험 조건을 메모리 가능
TEST MODE MOMENTARY START 스위치를 누르고있는 동안 만 시험을 수행
FAIL MODE 원격 제어 정지 신호에 의한 FAIL의 해제를 해제하려면
DOUBLE ACTION STOP 스위치를 누르고 뗀 후 약 0.5 초 이내에 START 스위치를 누를 때만 시험 시작
PASS HOLD PASS의 판정을 유지하는 시간을 0.2 초 또는 HOLD로 설정 가능
KEYLOCK START / STOP 이외의 키 조작을 받아들이지 않는 상태로 전환
환경
설치 장소 실내 고도 2000m까지
사양 보증 온도 / 습도 15 ℃ ~ 30 ℃ / 20 % rh ~ 80rh (단, 결로 없을 것)
동작 범위 온도 / 습도 0 ℃ ~ 40 ℃ / 20 % rh ~ 80rh (단, 결로 없을 것)
저장 범위 온도 / 습도 -20 ℃ ~ 70 ℃ / 90 % rh 이하 (단, 결로 없을 것)
전원
협상 전압 범위 (허용 범위) 100Vac ~ 240Vac (85Vac ~ 250Vac)
소비 전력 정격 부하 최대 30VA
허용 주파수 범위 47Hz ~ 63Hz
절연 저항 30MΩ 이상 (500Vdc) (AC LINE - 섀시 사이)
내전압 1500Vac 1 분 10mA 이하 (AC LINE - 섀시 사이) 3000Vac 1 분 (A, B 단자 - 섀시 사이)
접지 연속성 25Aac / 0.1Ω 이하
외형 치수 / 질량 W : 214mm, H : 81mm (Max 115mm) Dmm : 340mm (Max385mm) / 약 2kg
부속품 전원 코드 × 1 개, 고전압 테스트 리드 TL51-TOS (1.5m) × 1 조 설치 가이드 × 1 권 빠른 참조 × 1 장, 안전을 위해 × 1 권 고전압 위험 씰 × 1 장, CD -ROM × 1 장
※ 1 : 습도 20 % ~ 70 % rh (결로 없을 것) 테스트 리드의 흔들림 등의 외란이없는 것.
※ 2 : 습도 20 % ~ 80 % rh (결로 없을 것) 테스트 리드의 흔들림 등의 외란이없는 것.
A 단자 또는 B 단자가 접지되어있는 상태에서는 습도 20 % ~ 70 % rh (결로 없을 것) 테스트 리드의 흔들림 등의 외란이없는 것.

▐  외형치수도
단위 : mm