W celu zweryfikowania poprawności działania łańcuchów paneli wyznaczane są charakterystyki prądowo-napięciowe. Do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych wykorzystywane są specjalistyczne przyrządy np. wielofunkcyjny miernik Metrel MI 3108 Eurotest PV, który przedstawiono na Rys. 1.
Miernik pozwala badać instalacje fotowoltaiczne zgodnie z normą PN-EN 62446, które jednocześnie spełniają wymagania norm PN-EN 61557 oraz PN-EN 61010. Przyrząd łączy funkcje miernika parametrów instalacji elektrycznych i testera instalacji fotowoltaicznych. Umożliwia m.in. tworzenie charakterystyk prądowo-napięciowych, przeliczanie parametrów do wartości STC (standardowe warunki testowania) oraz pomiar mocy po stronach AC i DC inwertera. Ważnym aspektem w pomiarach instalacji PV jest jednoczesny pomiar parametrów środowiskowych takich jak temperatura panelu i natężenie promieniowania słonecznego.

Pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych

Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN 62446-1 w pierwszej kolejności zalecany jest pomiar ciągłości połączeń ochronnych (uziemiających) i wyrównawczych. Na Rys. 2 przedstawiony został schemat pomiaru ciągłości połączeń ochronnych za pomocą przyrządu MI 3108 Eurotest PV, który został podłączony do ramy panelu PV oraz do obudowy inwertera.

Test polaryzacji przewodów i stringów

Ważnym etapem weryfikacji poprawności działania instalacji PV jest test polaryzacji przewodów oraz sprawdzenie poprawnego podłączenia łańcuchów paneli. Procedura wykonywania testu polaryzacji jest opisana szczegółowo w normie PN-EN 62446-1, natomiast schemat połączeń przewodów z miernikiem MI 3109 Eurotest PV przedstawiono na Rys. 3. Pomiar polaryzacji polega na połączeniu wszystkich przewodów o polaryzacji ujemnej i sprawdzaniu po kolei napięć między wszystkimi przewodami polaryzacji dodatniej do pierwszego przewodu odniesienia. Otrzymana wartość napięcia ok. 0 V oznacza poprawność połączeń, a dwukrotność wartości znamionowej napięcia poinformuje o połączeniu odwrotnym.

Pomiar napięcia otwartego obwodu \( V_{oc} \)

Pomiar napięcia otwartego obwodu \( V_{oc} \) jest jednym z ważniejszych badań, które w szybki sposób umożliwia weryfikację poprawności połączeń paneli tworzących dany łańcuch. Pomiar przeprowadza się za pomocą miernika MI 3109 Eurotest PV, którego schemat przyłączenia do instalacji przedstawia . W momencie pomiaru \( V_{oc} \) instalacja PV nie może być podłączona do obciążenia, a miernik podłącza się do przewodów wychodzących z paneli PV.
Wartość napięcia danego łańcucha umożliwia sprawdzenie czy w odpowiedni sposób połączona jest odpowiednia ilość paneli. Możliwość wprowadzenia wartości parametrów środowiskowych do miernika umożliwia przeliczenie wartości napięcia otwartego obwodu do warunków STC. W badaniu za wartości referencyjne przyjmowane są dane z karty katalogowej paneli albo wartości zmierzone \( V_{oc} \) dla pojedynczego panelu. Otrzymane wyniki, które odbiegają od oczekiwanych mogą sugerować:

• nieprawidłowe podłączenie elementów składowych instalacji jak na przykład brak podłączenia lub zamieniona polaryzacja paneli,
• zwarcie części diod obejściowych,
• uszkodzenie izolacji lub zaśniedzenie elementów łączeniowych.

Pomiar prądu zwarcia Isc lub prądu pracy

Testem zalecanym przez normę PN-EN 62446-1 jest pomiar prądu zwarcia Isc, który można wykonać za pomocą miernika MI 3108. Możliwy jest także pomiar prądu pracy, wykorzystując cęgi Metrel A 1391. Na przedstawiono schemat połączenia miernika z instalacją PV w celu przeprowadzenia pomiaru prądu DC. Prąd zwarcia mierzony jest przez połączenie przewodów wychodzących z panelu PV ze sobą i założenia cęgów na przewód. Natomiast prąd pracy mierzony jest w trakcie pracy instalacji.

Test charakterystyki prądowo-napięciowej I(U)

Ważnym etapem weryfikacji poprawności działania instalacji fotowoltaicznej jest sprawdzenie charakterystyki prądowo-napięciowej łańcuchów paneli. Jest to rozszerzona wersja pomiarów \( V_{oc} \) i \( I_{sc} \), przy czym wykreślenie całej charakterystyki I(U) umożliwia dostarczenie informacji o napięciu punktu mocy maksymalnej \( V_{sc} \), prądzie punktu mocy maksymalnej \( I_{mpp} \) i maksymalnej mocy uzyskanej właśnie w tym punkcie. Dzięki zastosowaniu w pomiarze miernika natężenia promieniowania słonecznego charakterystyka prądowo-napięciowa może być przeliczona do warunków STC, w wyniku czego możliwe jest realne porównanie efektywności pracy instalacji z danymi katalogowymi producenta. Kształt charakterystyki pozwala diagnozować również błędy w pracy instalacji. Zmiany charakterystyki I(U) i czynniki powodujące anomalie zostały przedstawione na Rys. 6 i Rys. 7.

W badaniu ważne jest określenie aktualnej wartości natężenia promieniowania słonecznego (irradiancji) w płaszczyźnie paneli. Jest to ważne ze względu na to iż norma PN-EN 62446-1 definiuje minimalne natężenie promieniowania, przy którym badanie charakterystyki prądowo-napięciowej jest miarodajne i możliwe jest jej przeliczenie na warunki STC. W przypadku zastosowania urządzeń firmy Metrel natężenie promieniowania powinno być na poziomie powyżej 500 \( \frac{W}{m^{2}} \). Norma PN-EN 61829 określa sposób wykonywania badania efektywności pracy paneli fotowoltaicznych i dokładne przeliczenie pomiarów na warunki STC definiując wartość minimalną natężenia promieniowania słonecznego jako 700 \( \frac{W}{m^{2}} \). Badanie natężenia promieniowania słonecznego możliwe jest na kilka sposobów, a mianowicie wykorzystując zewnętrzny rejestrator temperatury i natężenia promieniowania słonecznego A 1378 PV Remote Unit firmy Metrel lub za pomocą pyranometru, który przedstawiono na Rys. 8.

Ważne w pomiarach parametrów środowiskowych jest to, aby czujnik natężenia promieniowania słonecznego został umieszczony w płaszczyźnie panelu, tak aby nie był zacieniony ani narażony na odbite światło. Czujnik temperatury powinien być umieszczony na tylnej ścianie panelu i najbliżej środka któregoś z ogniw i panelu.