PID 绝缘测试仪
TOS7210S 产品目录TO

S7PID

2 1 0S (SPEC80776)

Insulation TesterPID绝缘测试仪

TOS7210S
可在 50Vdc-2000Vdc（分辨率 1V）范围内实施设定可通过面板侧的开关即时切换施加电压极性输出端子与接地电位间为浮地状态。只测量通过测量点间的电流可对电流测量值或电阻测量值进行切换显示对太阳能电池模块的
PID 现象进行评估※※Potential Induced Degradation

PID绝缘测试仪

TOS7210S［SPEC80776］
PID 绝缘测试仪（TOS7210S）是为准确有效地对太阳能电池模块的 PID(Potential Induced Degradation) 现象进行评估，以绝缘电阻测试仪（TOS7200）为基础设计而成的测试仪。附有极性切换功能，输出电压可达 2000V, 同时装载了 nA
级分辨率的电流表，因此不只可以进行 PID 评估，还可以用于要求进行高敏感度测试的绝缘体评估测试。标准安装了可从外部调用的面板存储器及 RS232C 接口，因此也可以灵活对应自动化系统。

测试概念图使用所附的屏蔽电缆将
TOS7210S与太阳能电池模块连接起来。

背板侧的接线盒与太阳能电池边框连接将从接线盒中伸出的正极、
负极合在一起连接

可任意设定输出电压可将对被检品施加的测试电压设定在50Vdc-2000Vdc（分辨率1V）范围内。
假设太阳能发电系统的电压在1000V以上，可对其进行评估。此外，2极性切换功能在电气/电子部件、电气/电子设备的绝缘电阻测试中，可通过主机面板的开关轻松切换输出极性。

也可对应JIS C 1302: 1994所规定的电压范围以外的测试。

PID现象是一种可逆现象，施加负偏压电压可能会恢复。

在50V-1000V范围内，极性切换是一项不需要对被检品实施配线变更的便利功能。

输出特性以JIS C 1302: 1994为基准。

此外，通过RS232C接口可实施由外部控制的切换。

什么是 PID现象？
PID 现象是指太阳能电池与边框长期被施以高电压，电池发电量显[ 图 1]

著降低的现象。目前认为所施加的电压越高，越是在高温、高湿的+极环境下劣化现象越严重。如晶体硅太阳能电池模块的输出电压即使
只有数十 V，一旦直接连接的片数增加，串内的电位差将变得非常边框高。一方面，PCS（Power Conditioning System）作为交流电源与系统
相连 , 使接地形态发生变化。输入端采用浮接（一侧电极不能接地线）的无变压器方式近年有所增加。这种情况下电池和地线间将发串电极间电位差
约 360V生高电位差。现在可明确的是，晶体硅太阳能电池模块中，相对于边框（接地线）负极电位高的电池容易发生 PID 现象。（请参照图 1）

PCS系统

目前，日本国内以 Max 600V、欧洲以 max 1000V 的系统电压运行
太阳能电池模块，但是目前出现了提高 Max 系统电压以削减企业
用大规模太阳能发电系统的串数、PCS 总数，提高发电效率的趋势。

面板间电位差约 40V-极边框[ 图 2]

超白钢化玻璃Na+

表面电极

Na+Na+抗反射膜（Anti-Reflection）

Na+Na+Na+Na+ Na+电池
背面电极封装材料（EVA）

背板

图 2 模拟了晶体硅太阳能电池模块的处于高电位差的状况。
边框为正极电位、模块电路处于负极高电位的状况。目前认为是由于超白钢化玻璃内的钠离子向电池侧迁移而引起劣化。
（薄膜太阳能电池模块也被确认出现 PID 现象，但是发生劣化的机制与晶体硅太阳能电池模块不同。）现在，各种研究机构
正在通过研究、试验查找 PID 现象的原因。

原尺寸

模拟输出端子建立输出端的浮地

在电阻显示模式中，基于对数压缩将对应电阻测量值的
电压输出限制在0V-4V之间。

输出端子与接地电位间为浮地状态。*1在电流显示模式中，对应电流测量值及此外，使用屏蔽电缆作为输出电缆。

测量量程（4个量程）按线性标度输出。

这样就不会测量被检品与大地间的电流，使用数据记录器等外部记录设备可只测量测试点间的电流，对被检品的变化、劣化状况进行解析。

可确保评估测试的高敏感度和精确性。
*1：设定为正极的端子的对地电压（±1000Vdc）
设定为负极的端子的对地电压（+1000Vdc及-3000Vdc）

3

PID测试的相关资料

出典 ：产业技术综合研究所■ 关于 PID现象的测试
独立行政法人产业技术综合研究所太阳能发电工学研究中心（以下简称“产综研”）于 2011 年 4 月成立的“第 II 期高信赖性太阳能电池模块的开发 / 评估协会”，作为合作研究项目实施了再现 PID 现象的实验。作为要的测试设备，菊水电子开发了 TOS7210S。
※ 研究内容于 2014 年 3 月 19 日在第 61 届应用物理学会春季学术演讲会上发表。

■ 单电池结构模块的制作单电池测试模块是用 6 英寸多晶硅电池、超白钢化玻璃、乙烯乙酸乙烯酯（封装材料）、背板层压而成的单电池结构模块。
●太阳能电池模块所使用的构件电池基板

6 inch 多晶硅电池

受光面玻璃

超白钢化玻璃

封装材料

乙烯乙酸乙烯酯（EVA）

背板

由 PVF / PET / PVF 构成背板

▲ 6 英寸多晶硅、单电池结构模块■ 测试方法在受光面玻璃上张贴铝板，设置在恒温槽内，与 PID 绝缘测试仪连接。
模块温度保持在 85℃，对 3 片单电池结构模块分别施加 -1000Vdc、-1500Vdc、-2000Vdc 的电压。
▼太阳能电池模块（PV 面板）与TOS7210S 的连接方法

铝板▼恒温槽内模块▼模块的漏电流量与温度图解＋导电性橡胶片材超白钢化玻璃-多晶硅电池EVA

背板■ 用太阳模拟器确认输出特性
可通过模块的初期（Pmax/F.F./Isc/Voc）特性和经时变化确认输出性能降低。

Max 电力P max▲施加电压和 Max 输出4

曲线因子F.F▲施加电压与 F.F.

短路电流I sc▲施加电压和短路电流

开放电压

V oc

▲施加电压与开放电压PID测试的相关资料

出典 ：产业技术综合研究所■ EL（Electro-Luminescence）通过电致发光确认劣化状况
太阳能电池模块一经受到外部施加的电压，接合面将再次结合并发光。正常部分
发出的光均匀美丽，发生劣化的部分会有正常

正常（恢复）

很多暗斑，直至最终无法发光。这种方法作为确认 PID 现象的有效手段而被采用。
此外，现确认 PID 现象为可逆性现象，经过一段时间后劣化减轻，甚至会恢复到初期状态。
劣化劣化

EL. 测试结果

可逆性现象（室内放置）■ 确认因施加的电压不同造成的劣化程度
增加施加电压，模块的 Max 电力性能（Pmax）降低的比率出现上升。
此外从 EL 图像可以判断，相同测试时间内，施加电压增高，EL 图像的暗斑也随之增加。

■ 通过施加逆电压进行的恢复测试 /结果
▼在 PID 测试中输出性能降低达 -99% 以上的样品的恢复情况
PID 现象为可逆性现象，测试结束后，通过放置或施加逆电压，有些模块的劣化情况会有所
减轻，甚至恢复到接近初期状态。TOS7210S
可以很容易通过开关进行极性切换。
作业中不会出现与被检品连接的混乱问题。
Pmax 性能显著降低的模块（-99% 以上），即使长时间施加电压也未证明出现恢复。
与此相对，Pmax 性能降低为中等程度（-53%+1000V+1500V+2000V〜 -71% 程度）的情况下，经过 0.5-2 小时后
几乎完全恢复。

▼在 PID 测试中输出性能降低达 -65% 至 -71% 以上的样品的恢复情况

此外在不依赖施加电压的情况下也在自行恢复。
voltage[V]-99% 以上

输出性能降低-65% 〜 -71%-53% 〜 -58%

200 小时后

2 小时后

2 小时后+1000+1000V+1500V+2000V+1500▼在 PID 测试中输出性能降低达 -53% 至 -58% 以上的样品的恢复情况+2000

恢复测试后的 EL 测试结果+1000V+1500V+2000V■ 各种评估方法
现在评估测试方法及判断基准尚未实现标准化。目前由各国的研究机构、测试所、模块生产商自行测试评估。
●水封法 ：在模块玻璃面上浸水并施加电压的方法●测试箱法 ：在恒温槽内进行温度、湿度管理并施加电压的方法●铝膜法 ：用铝箔覆盖玻璃或用铝板紧贴玻璃面后施加电压的方法
各种测试方法会造成优劣、温度 / 湿度差、测试时间等的差异，目前朝向标准化正进行反复测试验证。
国际标准 IEC 正在策划制定针对 PID 现象的测试方法。

5■ 产品规格输出输出电压范围

50 V 〜 2000 V分辨率

1V

设定精度

±（1.5％ of setting ＋ 2Ｖ）

Max额定输出

2W (2000V/1mA)

Max额定电流

1mA

输出端子

脉动输出形式

浮地式

接地电压

±1000Vdc（极性被设定为正极的端子）+1000Vdc及 -3000Vdc（极性被设定为负极的端子）

2000V无负载20 Vp-p以下

Max额定负载

20 Vp-p以下

电压变动比率1%以下 (Max额定负载→无负载）

短路电流

2mA以下 (瞬间 250mA以下 )上升时间

60ms 以下 (10% 〜 90%、无负载 )放电功能试验结束时强制放电（放电电阻 20kΩ）

电压表测量范围

0V 〜 2400V

分辨率

1V

精度±(1% of reading ＋ 1V)

电阻表
测量范围

0.01 MΩ 〜 5000 MΩ( 超过 100nA 以上时在 Max 额定电流 1mA 以下的范围内）显示□ . □□ MΩ [R ＜ 10.0MΩ]□□ . □ MΩ [10.0MΩ ≦ R ＜ 100.0MΩ]□□□ MΩ [100.0MΩ ≦ R ＜ 1000MΩ]□□□□ MΩ [1000MΩ ≦ R ≦ 5000MΩ](R= 绝缘测量电阻值 )精度 ※1±(10% of reading) [100nA ＜ i ≦ 200nA]±(5% of reading) [200nA ＜ i ≦ 1μA]±(2% of reading) [1μA ＜ i ≦ 1mA]
(i= 输出电压测量值／电阻测量值 )测量量程

可选择电流测量量程为 AUTO或 FIXAUTO根据电阻测量用电流值的大小，可随时自动更改电流测量量程FIX根据输出电压设定值和 LOWER设定值，可固定电流测量量程（在 W COMP OFF时）保持功能

在 PASS期间保持试验结束时的测量电阻值

电流表
测量范围

0.000μA〜 1900μA显示□ . □□□ μA [i ＜ 10.00μA]□□ . □□ μA [10.00μA ≦ i ＜ 100.0μA]□□□ . □ μA [100.0μA ≦ i ＜ 1000μA]□□□□ μA [1000μA ≦ i](i= 电流测量值 )精度 ※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= 电流测量值 )测量量程

可选择电流测量量程为 AUTO或 FIX
AUTO根据电流测量值的大小，可随时自动更改电流测量量程FIX根据输出电压设定值和 LOWER设定值，可固定电流测量量程（在 W COMP OFF时）LOWER FAIL 判定

检测到低于下限基准值的电阻值时切断输出，判定为 LOWER FAIL

W COMP 判定窗口比较器判定：检查出超过上限基准值或低于下限基准值的电阻值时切断输出，判定为 UPPER FAIL或 LOWER FAIL

判定功能
判定方式／
判定动作

时间6试验时间设定范围

0.5s 〜 999s（设定 TEST TIME OFF 后可连续运转）

判定等待时间设定范围

0.3s 〜 10s (TEST TIME ＞ WAIT TIME)

精度±(100 ppm＋ 20ms)

■ 产品规格
SIGNAL I/O输入规格

输出规格

后面板D SUB25P连接器
高电平输入电压

11V 〜 15V

低电平输入电压

0V 〜 4V

低电平输入电流

Max -5 mA

输入信号全部为低电平有效控制。
输入端子凭借电阻提升＋12 V。
输入端子的开路等价于输入高电平。

输入时间宽度Min 5 ms

输出方式开集极输出(4.5 Vdc〜30 Vdc)

输出耐压30 Vdc

输出饱和电压

约1.1 V(25℃)

Max输出电流

400mA (TOTAL)ANALOG OUT

电阻测量值、电流测量值及电压、电流量程信息直流电压输出。

电阻测量值

Vo = log

Rx( 1+ 1MΩ ) Rx = 电阻测量值Rx ：(1MΩ ：0.3V、10MΩ ：1.04V、100MΩ ：2.00V、1000MΩ ：3.00V、10000MΩ 以上 ：4.00V)输出阻抗 1kΩ
电流测量值

Range1 ：Vo[V] = 測定値 [μA] / 512
Range3 ：Vo[V]= 測定値 [μA] / 8		COM模拟输出电路共用端精度±(2% of FS)

Range2 ：Vo[V] = 測定値 [μA] / 64
Range4 ：Vo[V]= 測定値 [μA]

后面板D SUB9P连接器(遵照EIA-232-D)
除了POWER开关、KEYLOC以外，其它所有功能都能够

RS232C
波特率

9600/19200/38400 bps(数据：8bit、奇偶检验：无、停止位：2bit固定）

REMOTE

前面板6引脚Mini DIN连接器连接属于选购件的遥控器RC01-TOS或者RC02-TOS，遥控开始／停止（但是，需要变换适配器）

显示7段LED、电压显示4位数、绝缘电阻值显示4位数、电流值显示4位数、时间显示3位数存储器功能TEST MODE

Max能够存储10种试验条件
MOMENTARY

只有在按下START开关期间才能进行试验

FAIL MODE

依据遥控器的停止信号使FAIL解除无效DOUBLE ACTION

只有在按下STOP开关并离开后的大约0.5秒以内按下 START开关，才能开始试验

PASS HOLD

能够保持PASS判定的时间为0.2s，或者设定为HOLDKEYLOCK转为除START／STOP键以外的键不可操作状态

环境
设置场所

室内 海拔高度低于2000m

规格保证范围

温度/湿度

15℃〜 30℃ / 20％ rh 〜 80％ rh（但不得凝水）

动作范围

温度/湿度

0℃〜 40℃ / 20％ rh 〜 80％ rh（但不得凝水）

保存范围

温度/湿度

-20℃〜 70℃ / 90％ rh 以下（但不得凝水）电源公称电压范围（许可电压范围）

100Vac〜240Vac（85Vac〜250Vac）

耗电量Max 30VA

许可频率范围定格负荷时

47Hz〜 63Hz

绝缘电阻30MΩ以上（500Vdc）［AC LINE─底盘之间］

耐压

1500Vac 、1分钟 10 mA以下［AC LINE─底盘之间］、3000Vac、1分钟
［A,B端子─底盘之间］

接地连续性

25Aac / 0.1Ω以下

外形尺寸(Max)／质量

214W × 81 (115)H × 340 (385)Dmm /约 2kg*1. 湿度 20 %rh 〜 70 %rh（无凝露）、测试导线不存在摇晃等。
*2. 湿度 20 %rh 〜 80 %rh（无凝露）、测试导线不存在摇晃等。
A 端子或 B 端子处于接地状态时，湿度为 20% 〜 70%rh（不得凝水）●后面板●配件: 屏蔽电缆7

●销售代理店

Southwood 4F,6-1 Chigasaki-chuo,Tsuzuki-ku,Yokohama,224-0032,Japan
Phone: (+81)45-482-6353,Facsimile: (+81)45-482-6261,www.kikusui.co.jp

1-310-214-0000 www.kikusuiamerica.com
3625 Del Amo Blvd, Suite 160, Torrance, CA 90503
Phone : 310-214-0000 Facsimile : 310-214-0014

www.kikusui.cn
上海市长宁区仙霞路137号 盛高国际大厦305室
电话:(021)-5887-9067 传真:(021)-5887-9069■由于改善规格和设计等原因，有未经通知而更改的情况。■由于诸原因，有更改名称、价格或者停止生产的
情况。■在产品目录所记载的公司名、产品名为商标或者注册商标。■产品目录所记载的我公司产品，是以在具有相应专业知识的监督者的监督下使用为前提的业务用机器、设备，不是对一般家庭和消费者设计、制造的产品。■由于印刷的情况原因，产品目录所登载的照片和实际产品的颜色、质感等可能有些差异。■有关在订货、签约时的疑问，请向我公司营业部门确认。另外，对于未经确认产生的责任，我公司有不承担其责任的情况。请予以谅解。

2021年11月发行

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