ES1321791U

ES1321791U - PHOTOVOLTAIC PANEL INSPECTION SYSTEM IN OPERATION BY DAYTIME PHOTOLUMINESCENCE

Info

Publication number: ES1321791U
Application number: ES202530291U
Authority: ES
Inventors: López Cristian Terrados; Sacristán Oscar Martínez; Rebollo Miguel Angel González; Belois Bouke Van
Original assignee: Universidad de Valladolid
Current assignee: Universidad de Valladolid
Priority date: 2023-06-15
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2025-07-29
Anticipated expiration: 2033-06-15
Also published as: ES1321791Y

Abstract

A system for inspecting photovoltaic panels by means of daytime photoluminescence, characterized in that it comprises: - a bypass device (4) connectable to a set (2') of photovoltaic panels connected in series with each other and in turn connected to an input of an inverter (3); - a near-infrared camera (5); - a microcontroller (6) connected to the bypass device (4) and to the near-infrared camera (5); wherein the microcontroller (6) is configured to activate/deactivate the bypass device (4), and to activate the near-infrared camera (5) each time the bypass device (4) is activated/deactivated such that the inverter (3) is configured to increase the voltage and decrease the current of the photovoltaic panels (2''). (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

SISTEMA DE INSPECCIÓN DE PANELES FOTOVOLTAICOS EN OPERACIÓNPHOTOVOLTAIC PANEL INSPECTION SYSTEM IN OPERATION

MEDIANTE FOTOLUMINISCENCIA DIURNABY DAYTIME PHOTOLUMINESCENCE

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un sistema de inspección de paneles fotovoltaicos en operación mediante fotoluminiscencia diurna. De aquí en adelante el término “fotoluminiscencia” será sustituido por “PL”. The present invention relates to a system for inspecting photovoltaic panels in operation using daytime photoluminescence. Hereinafter, the term "photoluminescence" will be replaced by "PL."

Concretamente, un aspecto de la invención se refiere a una configuración de los paneles fotovoltaicos y del inversor que permite la toma de medidas de PL diurna sin necesidad de apagar el inversor, y por tanto con los paneles fotovoltaicos en funcionamiento. Únicamente se necesita conectar un dispositivo de bypass en paralelo con una parte de los paneles fotovoltaicos del string, y utilizar una cámara con detección en el infrarrojo-cercano para realizar la toma de la imagen de PL. Specifically, one aspect of the invention relates to a configuration of the photovoltaic panels and the inverter that allows daytime PL measurements to be taken without having to turn off the inverter, and therefore with the photovoltaic panels operating. It is only necessary to connect a bypass device in parallel with a portion of the photovoltaic panels in the string, and use a camera with near-infrared detection to capture the PL image.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Y PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVERBACKGROUND OF THE INVENTION AND TECHNICAL PROBLEM TO BE SOLVED

Las inspecciones por luminiscencia de los paneles de una planta fotovoltaica están cobrando cada vez más importancia, por la útil información que aportan sobre el estado de las células que forman dichos paneles fotovoltaicos. Estas se refieren principalmente a inspecciones de Electroluminiscencia (EL), aunque más recientemente también se están empezando a llevar a cabo inspecciones de Fotoluminiscencia (PL). Luminescence inspections of photovoltaic plant panels are becoming increasingly important due to the useful information they provide on the condition of the cells that make up the photovoltaic panels. These primarily refer to electroluminescence (EL) inspections, although more recently, photoluminescence (PL) inspections are also beginning to be carried out.

El problema de las inspecciones mediante EL, tal y como se realizan en el estado de la técnica, es que necesitan parar el funcionamiento del inversor, desconectar el string de paneles fotovoltaicos (=conjunto de paneles fotovoltaicos conectados en serie entre sí) del inversor y conectar el string a una fuente de alimentación para inyectar corriente al string y, de esta manera, polarizar al mismo. Las cargas se recombinan en la unión p-n de las células solares, y emiten luz con la longitud de onda del valor del gap del material. Este proceso implica que los paneles dejan de estar en operación, y que hay que realizar un manipulado eléctrico de los strings, lo que supone un método “invasivo”. The problem with EL inspections, as performed in the current state of the art, is that they require shutting down the inverter, disconnecting the photovoltaic panel string (a set of photovoltaic panels connected in series with each other) from the inverter, and connecting the string to a power source to inject current into the string and thus polarize it. The charges recombine at the p-n junction of the solar cells, emitting light with a wavelength equal to the material's gap. This process means the panels are no longer operational and the strings must be electrically manipulated, which is an "invasive" method.

En el caso en que se realicen las medidas de EL de día (EL diurna), es necesario aplicar procedimientos adicionales especiales de filtrado óptico, para eliminar el elevado ruido óptico generado por la luz solar. Básicamente, las medidas consistirían en tomar dos imágenes, una con la fuente de alimentación encendida (medida “on”) y otra apagada (medida “off”), y sustraer ambas imágenes, repitiendo el proceso un número elevado de veces. When EL measurements are performed during the day (daytime EL), special additional optical filtering procedures are required to eliminate the high optical noise generated by sunlight. Basically, the measurements consist of taking two images, one with the power supply on (measurement "on") and the other with the power supply off (measurement "off"), and subtracting the two images, repeating the process a large number of times.

En el caso de medidas diurnas, y para eliminar la necesidad de una fuente de alimentación, lo que hace más sencillas las medidas, se han desarrollado también procedimientos para la realización de medidas de PL diurna, que proporcionan información muy útil también sobre ciertos defectos de los paneles, similares en gran medida a las de EL. En este caso la excitación del material se hace con la propia luz solar, lo que hace innecesario el uso de una fuente de alimentación. Se precisa, como en la EL diurna, un método para eliminar la luz ambiente, realizando para ello en este caso dos medidas que supongan un cambio brusco de la corriente que circula por los módulos; para ello una medida se hace con los módulos en circuito abierto (OC), de forma que no circula ninguna corriente eléctrica por los mismos y no hay extracción de portadores, por lo que todos los portadores fotogenerados se recombinan y la emisión de luminiscencia es alta, medida “on”, y otra medida se suele hacer en cortocircuito (SC), circulando una elevada corriente eléctrica (Isc) por los módulos, por lo que hay una gran extracción de corriente, lo que da lugar a una muy baja emisión de luminiscencia, medida “off”, obteniendo la imagen de PL a partir de la sustracción de ambas. Sin embargo, sigue siendo un método invasivo, ya que sigue precisando realizar conexiones y desconexiones de los módulos para obtener las dos medidas (“on” y “off”), con los subsiguientes riesgos de manipulación eléctrica, así como la necesidad de parar el inversor, dejando de estar por tanto los paneles en operación durante todo el proceso de medida. In the case of daytime measurements, and to eliminate the need for a power supply, thus simplifying the measurements, procedures have also been developed for performing daytime LP measurements. These provide very useful information on certain panel defects, largely similar to those for EL. In this case, the material is excited by sunlight itself, making the use of a power supply unnecessary. As with daytime EL, a method is required to eliminate ambient light. To do so, in this case, two measurements are performed that involve a sudden change in the current flowing through the modules; For this purpose, one measurement is made with the modules in open circuit (OC), such that no electric current flows through them and there is no carrier extraction, so all the photogenerated carriers recombine and the luminescence emission is high, measured "on", and another measurement is usually made in short circuit (SC), with a high electric current (Isc) flowing through the modules, so there is a high current extraction, which results in a very low luminescence emission, measured "off", obtaining the PL image from the subtraction of both. However, it is still an invasive method, since it still requires connecting and disconnecting the modules to obtain the two measurements ("on" and "off"), with the subsequent risks of electrical manipulation, as well as the need to stop the inverter, therefore stopping the panels from being in operation during the entire measurement process.

Por tanto, existe la necesidad en el estado de la técnica de poder inspeccionar strings de paneles fotovoltaicos sin necesidad de parar el funcionamiento del inversor y sin necesidad de conectar y desconectar los paneles fotovoltaicos. Therefore, there is a need in the state of the art to be able to inspect photovoltaic panel strings without having to stop the inverter operation and without having to connect and disconnect the photovoltaic panels.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención permite obtener imágenes de PL de elevada calidad, con los paneles fotovoltaicos en operación, y siendo mínimamente invasiva. Únicamente se necesita colocar un dispositivo de bypass en un string de paneles fotovoltaicos a inspeccionar, que puede permanecer con el string de manera fija, y que no afecta al funcionamiento normal del mismo, y a partir de ese momento se puede obtener la imagen de luminiscencia de todos los paneles fotovoltaicos de dicho string. Para nuevas plantas fotovoltaicas en construcción, cabría la opción de instalar, para cada string, un dispositivo de bypass, que permitiría inspeccionar la planta cuantas veces se quiera sin necesidad de ningún manipulado adicional, a excepción de colocar una batería que lo alimente. The present invention allows obtaining high-quality PL images with the photovoltaic panels in operation, and is minimally invasive. It is only necessary to place a bypass device on a string of photovoltaic panels to be inspected, which can remain permanently attached to the string and does not affect its normal operation. From that moment on, the luminescence image of all the photovoltaic panels in said string can be obtained. For new photovoltaic plants under construction, it would be possible to install a bypass device for each string, which would allow the plant to be inspected as many times as desired without the need for any additional manipulation, except for installing a battery to power it.

La presente invención podría instalarse incluso en plantas ya existentes, cuando se realice una primera inspección mediante este procedimiento, y dejarlo de manera permanente para la realización de posteriores inspecciones, facilitando una monitorización periódica del estado de los paneles fotovoltaicos ya de forma totalmente no invasiva (sin contacto). The present invention could even be installed in existing plants, when a first inspection is carried out using this procedure, and left permanently for subsequent inspections, facilitating periodic monitoring of the status of the photovoltaic panels in a completely non-invasive (contactless) manner.

La presente invención utiliza el concepto de “curva I-V característica”, la cual es ampliamente conocida en el estado de la técnica y se puede aplicar a una célula, a un panel fotovoltaico, a un string, etc. En esencia, la curva I-V característica tiene la misma forma para un panel fotovoltaico y para todo el string, solo que, al estar los paneles fotovoltaicos en serie, el valor de la corriente (I) es la misma, y las tensiones (V) se van sumando. The present invention uses the concept of “characteristic I-V curve”, which is widely known in the state of the art and can be applied to a cell, a photovoltaic panel, a string, etc. In essence, the characteristic I-V curve has the same shape for a photovoltaic panel and for the entire string, except that, since the photovoltaic panels are in series, the value of the current (I) is the same, and the voltages (V) are added.

Para llevar a cabo la inspección de paneles fotovoltaicos mediante fotoluminiscencia diurna, los paneles fotovoltaicos están conectados en serie entre sí y a su vez a una entrada de un inversor. La configuración del sistema para poder inspeccionar los paneles fotovoltaicos mediante fotoluminiscencia diurna comprende: To inspect photovoltaic panels using daylight photoluminescence, the photovoltaic panels are connected in series with each other and in turn to an inverter input. The system configuration for inspecting photovoltaic panels using daylight photoluminescence includes:

a) conectar un dispositivo de bypass en paralelo a un número predeterminado de paneles fotovoltaicos (=subconjunto de paneles fotovoltaicos); donde el número predeterminado de paneles fotovoltaicos es menor que el total de paneles fotovoltaicos comprendidos en el string; a) connect a bypass device in parallel to a predetermined number of photovoltaic panels (=subset of photovoltaic panels); where the predetermined number of photovoltaic panels is less than the total number of photovoltaic panels included in the string;

b) activar el dispositivo de bypass; b) activate the bypass device;

c) forzar a los paneles fotovoltaicos restantes a funcionar en un punto distinto al punto MPP (punto de máxima potencia) de su curva I-V característica, disminuyendo la corriente y aumentando el voltaje; c) forcing the remaining photovoltaic panels to operate at a point other than the MPP (maximum power point) point of their characteristic I-V curve, decreasing the current and increasing the voltage;

d) tomar una fotografía mediante un cámara de infrarrojo-cercano de unos paneles fotovoltaicos; denominada como medida “on”; d) taking a photograph of photovoltaic panels using a near-infrared camera; this is known as an “on” measurement;

e) desactivar el dispositivo de bypass; e) deactivate the bypass device;

f) tomar una fotografía mediante la cámara de infrarrojo-cercano de los mismos paneles fotovoltaicos que el paso d) anterior; denominada como medida “off” ; f) take a photograph using the near-infrared camera of the same photovoltaic panels as in step d) above; this is referred to as the “off” measure;

g) comparar las fotografías tomadas en los pasos anteriores, restando a la fotografía en d), la fotografía en f); consiguiendo así la imagen de PL final. g) compare the photographs taken in the previous steps, subtracting the photograph in d) from the photograph in f); thus obtaining the final PL image.

El dispositivo de bypass está diseñado para conmutar de manera muy rápida entre los dos estados de medida (“on” y “off”), es decir, con el subconjunto de paneles fotovoltaicos desconectado o conectado al resto de paneles fotovoltaicos del string. Esta conmutación permite además obtener la señal de PL de los dos subconjuntos de módulos, tanto los conectados al dispositivo de bypass como los que no están conectados, pues en ambos se produce un cambio brusco de corriente entre los dos estados (“on” y “off”). The bypass device is designed to switch very quickly between the two measurement states ("on" and "off"), that is, with the subset of photovoltaic panels disconnected or connected to the rest of the photovoltaic panels in the string. This switching also allows the PL signal to be obtained from the two subsets of modules, both those connected to the bypass device and those not connected, since in both cases there is a sudden change in current between the two states ("on" and "off").

Es posible repetir los puntos anteriores b) a g) y acumular las diferencias de las medidas “on” menos las medidas “off”. Al repetir los puntos indicados y acumular las imágenes de las diferencias se obtiene mejor calidad, reduciendo el ruido óptico generado por la luz solar, consiguiendo así una imagen de PL de mayor calidad. El número de repeticiones de comparar las imágenes en los dos estados diferentes (o número total de ciclos), necesario para obtener una imagen de alta calidad, dependerá de diversos factores, como el valor de la radiación solar, la tecnología del panel (monocristalino, multicristalino, bifacial, ...), etc. It is possible to repeat steps b) to g) above and accumulate the differences between the "on" measurements minus the "off" measurements. Repeating the steps indicated and accumulating the difference images results in better quality, reducing the optical noise generated by sunlight, thus achieving a higher-quality PL image. The number of repetitions of comparing the images in the two different states (or total number of cycles) required to obtain a high-quality image will depend on various factors, such as the level of solar radiation, the panel technology (monocrystalline, multicrystalline, bifacial, etc.), etc.

La presente invención comprende, por tanto, conectar el dispositivo de bypass a un subconjunto de paneles de un string y activar o desactivar dicho dispositivo de bypass. Cuando está activado se fuerza a los paneles fotovoltaicos restantes a funcionar en un punto distinto al punto de máxima potencia “MPP” de su curva I-V característica, disminuyendo la corriente y aumentando el voltaje. Este proceso es llevado a cabo por el inversor. The present invention therefore comprises connecting the bypass device to a subset of panels in a string and activating or deactivating said bypass device. When activated, the remaining photovoltaic panels are forced to operate at a point other than the maximum power point (MPP) of their characteristic I-V curve, decreasing the current and increasing the voltage. This process is carried out by the inverter.

El número predeterminado de paneles fotovoltaicos a los que se coloca en paralelo el dispositivo de bypass se elige en base al valor de voltaje mínimo del inversor “V<invmin>” . El “V<invmin>” es el voltaje mínimo que el string tiene que suministrar para que el inversor pueda funcionar. Por debajo del “V<invmin>”, el inversor no es capaz de convertir la tensión en continua (V<dc>) por una tensión en alterna (V<ac>). Por tanto, el sumatorio del voltaje en un punto de la curva I-V cercano a la tensión en abierto de todos los paneles del string menos los paneles en paralelo con el dispositivo de bypass tiene que ser igual o mayor al “V<invmin>” del inversor. The default number of photovoltaic panels connected in parallel to the bypass device is chosen based on the inverter’s minimum voltage value “V<invmin>”. “V<invmin>” is the minimum voltage that the string must supply for the inverter to operate. Below “V<invmin>”, the inverter is unable to convert direct current (V<dc>) to alternating current (V<ac>). Therefore, the sum of the voltages at a point on the I-V curve close to the open-circuit voltage of all the panels in the string, except for the panels connected in parallel with the bypass device, must be equal to or greater than “V<invmin>” of the inverter.

El objeto de la presente invención es un sistema de inspección de paneles fotovoltaicos mediante fotoluminiscencia diurna. El sistema comprende: The object of the present invention is a system for inspecting photovoltaic panels using daytime photoluminescence. The system comprises:

• un dispositivo de bypass conectable a un subconjunto de paneles fotovoltaicos conectados en serie entre sí y a su vez conectados a una entrada de un inversor; • a bypass device connectable to a subset of photovoltaic panels connected in series with each other and in turn connected to an input of an inverter;

• una cámara de infrarrojo-cercano; • a near-infrared camera;

• un microcontrolador conectado con el dispositivo de bypass y con la cámara de infrarrojo-cercano. • a microcontroller connected to the bypass device and the near-infrared camera.

El microcontrolador está configurado para activar/desactivar el dispositivo de bypass y para activar la cámara de infrarrojo-cercano cada vez que se activa/desactiva el dispositivo de bypass. En cada activación/desactivación del dispositivo de bypass, el inversor aumenta/disminuye el voltaje y disminuye/aumenta la corriente de los paneles fotovoltaicos, de tal forma que los paneles fotovoltaicos, con la activación del dispositivo de bypass, pasan de funcionar en el punto MPP de la curva P-V y su correspondiente punto en la curva I-V, a un punto distinto de la curva I-V con mayor voltaje y menor corriente. Y cuando se desactiva el dispositivo de bypass, los paneles fotovoltaicos vuelven al punto MPP. The microcontroller is configured to activate/deactivate the bypass device and activate the near-infrared camera each time the bypass device is activated/deactivated. Each time the bypass device is activated/deactivated, the inverter increases/decreases the voltage and decreases/increases the current of the photovoltaic panels. Such that, upon activation of the bypass device, the photovoltaic panels move from operating at the MPP point on the P-V curve and their corresponding point on the I-V curve, to a different point on the I-V curve with a higher voltage and lower current. And when the bypass device is deactivated, the photovoltaic panels return to the MPP point.

En una forma de realización de la invención, la cámara de infrarrojo-cercano es una cámara de InGaAs. In one embodiment of the invention, the near-infrared camera is an InGaAs camera.

En otra forma de realización de la invención, el microcontrolador comprende medios de conexión inalámbrica para conectarse con el dispositivo de bypass y con la cámara de infrarrojo-cercano. Para ello, el microcontrolador, el dispositivo de bypass y la cámara de infrarrojo-cercano tienen conexiones seleccionadas entre WiFi, Bluetooth y conexión 2G, 3G, 4G, 5G. In another embodiment of the invention, the microcontroller comprises wireless connection means for connecting to the bypass device and the near-infrared camera. To this end, the microcontroller, the bypass device, and the near-infrared camera have connections selected from among WiFi, Bluetooth, and 2G, 3G, 4G, or 5G connections.

En otra forma de realización de la invención, el dispositivo de bypass está alimentado por una batería externa, que puede ser sustituida cuando se agote. In another embodiment of the invention, the bypass device is powered by an external battery, which can be replaced when it runs out.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras: To complete the description of the invention and in order to help better understand its characteristics, according to a preferred embodiment of the same, a set of drawings is attached in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following figures have been represented:

La FIG. 1 representa un campo solar fotovoltaico formado por un único string de dieciocho paneles fotovoltaicos conectados en serie entre sí y a su vez conectado a una entrada de un inversor. También se muestra el sistema de la presente invención implementado sobre el campo solar fotovoltaico. FIG. 1 depicts a photovoltaic solar array consisting of a single string of eighteen photovoltaic panels connected in series to each other and in turn connected to an inverter input. The system of the present invention implemented on the photovoltaic solar array is also shown.

La FIG. 2 representa las curvas “ I-V” y “P-V” características del string de la Fig. 1 (I = Intensidad, V = Voltaje, P = Potencia; P = I x V). Los dos puntos marcados en la curva I-V son el que corresponde con el de máxima potencia del string (MPP), punto “A”, que es el punto donde habitualmente trabaja el string, y otro punto a la derecha del MPP, punto “B”, que es el estado donde trabajan el subconjunto de los paneles restantes cuando se activa el dispositivo de bypass y se desconecta del string el conjunto de paneles a los que dicho dispositivo de bypass está conectado. FIG. 2 represents the “I-V” and “P-V” curves characteristic of the string in Fig. 1 (I = Current, V = Voltage, P = Power; P = I x V). The two points marked on the I-V curve are the one corresponding to the maximum power of the string (MPP), point “A”, which is the point where the string normally works, and another point to the right of the MPP, point “B”, which is the state where the subset of the remaining panels work when the bypass device is activated and the set of panels to which said bypass device is connected are disconnected from the string.

La FIG. 3 muestra la comparativa entre una imagen obtenida mediante la presente invención con fotoluminiscencia “PL” diurna (izquierda) y una imagen obtenida mediante electroluminiscencia “EL” diurna (derecha). FIG. 3 shows the comparison between an image obtained by the present invention with daytime “PL” photoluminescence (left) and an image obtained by daytime “EL” electroluminescence (right).

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

La FIG.1 muestra el sistema de inspección de paneles fotovoltaicos en operación mediante PL diurna de la presente invención. En la FIG.1, y por sencillez, el campo solar fotovoltaico está formado por un solo string de dieciocho paneles fotovoltaicos (2) conectados en serie entre sí y a su vez conectados a una entrada del inversor (3). El sistema de la presente invención comprende el dispositivo de bypass (4) conectado en paralelo a un subconjunto (2’) de paneles fotovoltaicos del string (en esta representación, más concretamente, el dispositivo de bypass (4) está conectado en paralelo a cuatro (2’) de los dieciocho paneles fotovoltaicos del string (2)). De esta forma, cuando se activa el dispositivo de bypass (4), se desconectan del string cuatro paneles (2’), por lo que el inversor (3) recibe corriente de un subconjunto (catorce paneles en este caso) menor de paneles fotovoltaicos (2’’), en vez del conjunto total de paneles del string (dieciocho paneles en este ejemplo), mientras que cuando está desactivado el dispositivo de bypass el inversor (3) recibe corriente del string completo (2) (de dieciocho paneles en este ejemplo). El sistema de la presente invención adicionalmente comprende la cámara de infrarrojo-cercano (5). La cámara de infrarrojocercano (por ejemplo, una cámara de tipo InGaAs) puede capturar imágenes de un solo panel fotovoltaico o de varios paneles fotovoltaicos. Por tanto, el sistema podría comprender varias cámaras de infrarrojo-cercano (5) para fotografiar tantos paneles fotovoltaicos como sea necesario inspeccionar, o una sola cámara (5) que se va trasladando de posición para ir inspeccionando los paneles. Para llevar a cabo la inspección, es necesario conmutar el estado del string entre dos estados de funcionamiento, repetidas veces, e ir tomando fotografías en cada estado de forma muy rápida. Para sincronizar la toma de fotografías con la activación/desactivación del dispositivo de bypass, el sistema comprende el microcontrolador (6) que está configurado para activar/desactivar el dispositivo de bypass (4) y para activar la cámara (5) de infrarrojocercano cada vez que se activa/desactiva el dispositivo de bypass (4). En el ejemplo de la FIG.1, el microcontrolador (6) tiene medios inalámbricos tales como WiFi, Bluetooth o conexión 2G, 3G, 4G, 5G para conectarse con el dispositivo de bypass (4) y la cámara de infrarrojo-cercano (5). FIG. 1 shows the photovoltaic panel inspection system in operation using daytime LP of the present invention. In FIG. 1, and for simplicity, the photovoltaic solar field is formed by a single string of eighteen photovoltaic panels (2) connected in series with each other and in turn connected to an input of the inverter (3). The system of the present invention comprises the bypass device (4) connected in parallel to a subset (2') of photovoltaic panels of the string (in this representation, more specifically, the bypass device (4) is connected in parallel to four (2') of the eighteen photovoltaic panels of the string (2)). In this way, when the bypass device (4) is activated, four panels (2') are disconnected from the string, so that the inverter (3) receives current from a smaller subset (fourteen panels in this case) of photovoltaic panels (2"), instead of the total set of panels in the string (eighteen panels in this example), while when the bypass device is deactivated the inverter (3) receives current from the entire string (2) (eighteen panels in this example). The system of the present invention additionally comprises the near-infrared camera (5). The near-infrared camera (for example, an InGaAs type camera) can capture images of a single photovoltaic panel or of several photovoltaic panels. Therefore, the system could comprise several near-infrared cameras (5) to photograph as many photovoltaic panels as need to be inspected, or a single camera (5) that moves from position to inspect the panels. In order to carry out the inspection, it is necessary to switch the state of the string between two operating states, repeatedly, and to take photographs in each state very quickly. In order to synchronize the taking of photographs with the activation/deactivation of the bypass device, the system comprises the microcontroller (6) which is configured to activate/deactivate the bypass device (4) and to activate the near-infrared camera (5) each time the bypass device (4) is activated/deactivated. In the example of FIG. 1, the microcontroller (6) has wireless means such as WiFi, Bluetooth or 2G, 3G, 4G, 5G connection to connect with the bypass device (4) and the near-infrared camera (5).

Aunque un string puede trabajar en cualquier punto de su curva I-V característica (y correspondientemente de la curva P-V; P = I x V), los inversores están diseñados para hacer que el string trabaje siempre lo más próximo posible al MPP (“Maximum Power Point”). En el ejemplo mostrado en la FIG.2, el inversor (3) hace que todo el string (2) y, por tanto, cada panel fotovoltaico, trabaje en su punto de máxima potencia “MPP”. Por tanto, cada panel fotovoltaico entrega 9 A a 36 V en este ejemplo (FIG.2, punto “A” de la curva I-V). Para ello, el inversor tiene un sistema (MPPT, “maximun power point track”) con el cual, mediante un algoritmo, busca el punto de máxima potencia de forma periódica. Although a string can operate at any point on its characteristic I-V curve (and correspondingly on the P-V curve; P = I x V), inverters are designed to ensure that the string always operates as close as possible to the MPP (“Maximum Power Point”). In the example shown in FIG. 2, the inverter (3) makes the entire string (2) and therefore each photovoltaic panel, operate at its maximum power point “MPP”. Therefore, each photovoltaic panel delivers 9 A at 36 V in this example (FIG. 2, point “A” on the I-V curve). To achieve this, the inverter has a system (MPPT, “maximum power point track”) with which, using an algorithm, it periodically searches for the maximum power point.

Cuando se activa el dispositivo de bypass (4), el inversor (3) va a trabajar con un subconjunto de paneles (2’’) menor que el string completo (2). Pero el inversor tiende a mantener el voltaje, por lo que al activar el dispositivo de bypass (4), el inversor forzará a los paneles fotovoltaicos a seguir proporcionando la misma tensión que en el punto MPP (36 V en este ejemplo) a cada panel del subconjunto (2’’). Sin embargo, esto puede provocar que la tensión total quede por debajo del valor V<invmin>del inversor. En ese caso, al no llegar suficiente voltaje desde los paneles fotovoltaicos al inversor, éste buscará un punto distinto al del MPP, donde le llegue suficiente tensión para poder funcionar, aunque no sea en el punto óptimo. When the bypass device (4) is activated, the inverter (3) will work with a subset of panels (2’’) smaller than the complete string (2). But the inverter tends to maintain the voltage, so when the bypass device (4) is activated, the inverter will force the photovoltaic panels to continue providing the same voltage as at the MPP point (36 V in this example) to each panel of the subset (2’’). However, this can cause the total voltage to fall below the V<invmin> value of the inverter. In this case, since there is not enough voltage reaching the inverter from the photovoltaic panels, the inverter will look for a point other than the MPP, where it will receive enough voltage to be able to operate, even if it is not at the optimal point.

En el ejemplo de la FIG.1, con un string de dieciocho paneles fotovoltaicos (2), cuando todos los paneles estén conectados en serie al inversor, a éste le llegarían 648 V (36 x 18) en su punto MPP. Cada inversor tiene un rango de tensiones entre las cuales trabaja, y por tanto, una tensión mínima (V<invmin>). Supongamos, a modo de ejemplo, un inversor (3) con un rango de tensiones de 580 a 1000 V<dc>. Si se activa el dispositivo de bypass (4) y un subconjunto (2’) de paneles fotovoltaicos se desconecta de estar en serie con el resto de paneles fotovoltaicos del string (2), el inversor va a actuar para que el resto de paneles fotovoltaicos (2’’) siga trabajando en las condiciones previas. Escogiendo de forma adecuada el número de paneles fotovoltaicos del subconjunto que se desactiva, esto puede suponer que la tensión de trabajo quede por debajo del valor mínimo del inversor, V<invmin>. En ese caso, el inversor (3) va a trabajar con el valor V<invmin>, y por tanto provocará un aumento de la tensión de cada panel fotovoltaico y, consecuentemente provocará una disminución del valor de la corriente, para seguir en la curva I-V (FIG.2, punto “B”). In the example of FIG. 1, with a string of eighteen photovoltaic panels (2), when all the panels are connected in series to the inverter, it would receive 648 V (36 x 18) at its MPP point. Each inverter has a voltage range within which it works, and therefore, a minimum voltage (V<invmin>). Let us assume, as an example, an inverter (3) with a voltage range of 580 to 1000 V<dc>. If the bypass device (4) is activated and a subset (2') of photovoltaic panels is disconnected from being in series with the rest of the photovoltaic panels in the string (2), the inverter will act so that the rest of the photovoltaic panels (2'') continue working under the previous conditions. By appropriately choosing the number of photovoltaic panels in the subset that is deactivated, this may mean that the working voltage falls below the minimum value of the inverter, V<invmin>. In this case, the inverter (3) will work with the value V<invmin>, and therefore will cause an increase in the voltage of each photovoltaic panel and, consequently, will cause a decrease in the value of the current, to remain on the I-V curve (FIG.2, point “B”).

En el caso de ejemplo usado, si se selecciona un subconjunto de cuatro paneles fotovoltaicos mediante el dispositivo de bypass (4), cuando el dispositivo de bypass (4) esté actuando, solo trabajarán en serie catorce paneles fotovoltaicos (2’’). El inversor intentará que los paneles trabajen en su punto MPP de 36 V (FIG.2, punto “A” correspondiente en la curva I-V), y por tanto, con un voltaje en el string de 504 V (36 x 14). Sin embargo, dado que el voltaje mínimo de trabajo del inversor es de 580 V, el inversor actúa para que los paneles trabajen a un voltaje tal que no puede ser inferior a dicho voltaje mínimo, que en este ejemplo sería de 41,5 V (580 / 14), y por tanto muy cercano a V<oc>, lo que supone trabajar a una corriente mucho más baja respecto al punto MPP, como se muestra en la FIG.2, punto B de la curva I-V. In the example case used, if a subset of four photovoltaic panels is selected by means of the bypass device (4), when the bypass device (4) is acting, only fourteen photovoltaic panels (2’’) will work in series. The inverter will try to make the panels work at their MPP point of 36 V (FIG.2, corresponding point “A” on the I-V curve), and therefore, with a string voltage of 504 V (36 x 14). However, since the minimum working voltage of the inverter is 580 V, the inverter acts so that the panels work at a voltage that cannot be lower than said minimum voltage, which in this example would be 41.5 V (580 / 14), and therefore very close to V<oc>, which means working at a much lower current with respect to the MPP point, as shown in FIG.2, point B on the I-V curve.

En esta situación, con una corriente muy baja (punto “B” en la curva I-V), este conjunto de módulos (2’’) emite una señal de luminiscencia más elevada que en condiciones de trabajo normales, con una corriente muy elevada (punto “A” en la curva I-V), de forma que el punto “B” de la curva I-V se usa como estado “on” y el punto “A” de la curva I-V como estado “off”, para la obtención de una imagen de PL diurna. In this situation, with a very low current (point “B” on the I-V curve), this set of modules (2’’) emits a higher luminescence signal than in normal working conditions, with a very high current (point “A” on the I-V curve), so that point “B” on the I-V curve is used as the “on” state and point “A” on the I-V curve as the “off” state, to obtain a daytime PL image.

El dispositivo de bypass (4) está diseñado para conmutar de manera muy rápida entre los dos estados, con el subconjunto de módulos (cuatro en el caso de ejemplo) desconectado del resto del string, o sin desconectar. La resta o diferencia entre las dos imágenes captadas por una cámara sensible al infrarrojo-cercano permite obtener la señal de PL de los paneles fotovoltaicos, proceso que repetido un número suficiente de veces da lugar a una imagen de PL de elevada calidad, como se muestra en la FIG.3 (izqda). La FIG.3 muestra además la comparativa entre la imagen obtenida mediante la presente invención con PL diurna (izquierda) y una imagen obtenida mediante EL diurna (derecha). The bypass device (4) is designed to switch very quickly between the two states, with the subset of modules (four in the example case) disconnected from the rest of the string, or not disconnected. The subtraction or difference between the two images captured by a near-infrared sensitive camera allows obtaining the PL signal of the photovoltaic panels, a process that repeated a sufficient number of times gives rise to a high quality PL image, as shown in FIG. 3 (left). FIG. 3 also shows the comparison between the image obtained by the present invention with daytime PL (left) and an image obtained by daytime EL (right).

Por tanto, para obtener imágenes como la mostrada en la FIG.3, izquierda, se aplican los siguientes pasos al ejemplo mostrado en la FIG.1: Therefore, to obtain images like the one shown in FIG.3, left, the following steps are applied to the example shown in FIG.1:

a) conectar el dispositivo de bypass (4) en paralelo al subconjunto de paneles fotovoltaicos (2’) comprendidos en el string (2), formado en este ejemplo por cuatro paneles fotovoltaicos; a) connect the bypass device (4) in parallel to the subset of photovoltaic panels (2') included in the string (2), formed in this example by four photovoltaic panels;

b) activar el dispositivo de bypass (4); b) activate the bypass device (4);

c) forzar a los paneles fotovoltaicos restantes (2’’), catorce en este ejemplo, a funcionar en un punto distinto del de máxima potencia “MPP” de los paneles fotovoltaicos (punto “A” de la curva I-V característica), disminuyendo la corriente y aumentando el voltaje de los paneles fotovoltaicos, por tanto, en el punto “B” de la curva I-V característica; c) force the remaining photovoltaic panels (2’’), fourteen in this example, to operate at a point other than the maximum power “MPP” of the photovoltaic panels (point “A” of the characteristic I-V curve), decreasing the current and increasing the voltage of the photovoltaic panels, therefore, at point “B” of the characteristic I-V curve;

d) tomar una fotografía mediante un cámara de infrarrojo-cercano a algunos de los paneles fotovoltaicos; d) take a photograph using a near-infrared camera of some of the photovoltaic panels;

e) desactivar el dispositivo de bypass (4), llevando a todo el string de paneles fotovoltaicos (2) al punto “A” de la curva I-V característica; e) deactivate the bypass device (4), bringing the entire string of photovoltaic panels (2) to point “A” of the characteristic I-V curve;

f) tomar una fotografía mediante la cámara de infrarrojo-cercano a los mismos paneles fotovoltaicos que en el paso d); f) take a photograph using the near-infrared camera of the same photovoltaic panels as in step d);

g) comparar fotografías, restando las fotografías obtenidas al activar el dispositivo de bypass (paso d)) y las obtenidas al desactivar el dispositivo de bypass (paso f)), durante un numero de ciclos determinado en los que se repiten los pasos b) a f). g) comparing photographs, subtracting the photographs obtained when activating the bypass device (step d)) and those obtained when deactivating the bypass device (step f)), during a determined number of cycles in which steps b) to f) are repeated.

Claims

1. - Photovoltaic panel inspection system using daytime photoluminescence, characterized in that it comprises:

• a bypass device (4) connectable to a set (2’) of photovoltaic panels connected in series with each other and in turn connected to an input of an inverter (3);

• a near-infrared camera (5);

• a microcontroller (6) connected to the bypass device (4) and to the near infrared camera (5);

where the microcontroller (6) is configured to activate/deactivate the bypass device (4), and to activate the near-infrared camera (5) each time the bypass device (4) is activated/deactivated such that the inverter (3) is configured to increase the voltage and decrease the current of the photovoltaic panels (2’’).

2. - The system of claim 1, wherein the near-infrared camera (5) is an InGaAs camera.

3. - The system of claim 1, wherein the microcontroller (6) comprises wireless connection means for connecting to the bypass device (4) and to the near-infrared camera (5).

4. - The system of claim 1, wherein the bypass device (4) is powered by a replaceable external battery.