22 道电学基础与光伏器件特性练习题及答案
NABCEP 太阳能光伏助理认证练习题的全部电学基础与光伏器件特性练习题，附正确答案和简短解析。
开始练习测验 →1. 光伏电源电路的导体中流过 9 A 电流，该导体的总电阻为 0.4 欧姆。根据欧姆定律，这段导体上的电压降是多少？
- A.32.4 V
- B.3.6 V✓ 答案
- C.22.5 V
- D.0.044 V
欧姆定律为 V = I × R，因此 9 A × 0.4 欧姆 = 3.6 V。把乘法做成除法会得到 22.5 V 或 0.044 V；而 32.4 是用 I²R 算出的发热功率瓦数，不是电压。
编号 QB-QDC5WJ依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, electrical concepts — Ohm's law报告此题的问题
2. 某组件此刻工作在 38 V、9.5 A。根据功率关系式 P = V × I，该组件此刻输出的功率是多少？
- A.361 W✓ 答案
- B.47.5 W
- C.3,610 W
- D.4.0 W
功率是电压与电流的乘积：38 V × 9.5 A = 361 W。47.5 是把两个数相加得到的，4.0 是用电压除以电流，3,610 则是小数点挪错了一位。
编号 QB-9WVMNM依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, electrical concepts — power relationship P = V x I报告此题的问题
3. 某导体中的电流增大一倍，而该导体的电阻保持不变。此时导体上以热量形式散失的功率会怎样变化？
- A.保持不变，与之前完全一样
- B.上升到原来的两倍左右
- C.降到原来的一半左右
- D.上升到原来的四倍左右✓ 答案
导体发热遵循 P = I² × R，功率与电流的平方成正比。电阻不变而电流加倍时，发热量变为原来的四倍，这正是线径不足的导体在电流上升时迅速过热的原因。
编号 QB-RDQF3M依据： Basic electrical theory of resistive heating, P = I squared x R报告此题的问题
4. 光伏阵列输出直流电，而公用电网输配的是交流电。下列哪种说法解释了其中的原因？
- A.结的极性每秒反转六十次，正好与电网波形相符
- B.结电场只朝一个方向驱动电流，因此需要逆变器产生交流波形✓ 答案
- C.电池片强光下输出交流，弱光下输出直流
- D.电池片本身发出交流电，由阵列线路整流成直流
光在电池 p-n 结处被吸收后分离出载流子，并把它们沿固定方向驱动，因此电池输出本质上是直流。输配电系统使用交流，所以必须由逆变器把阵列的直流转换成与电网同步的交流波形。
编号 QB-6WTM5H依据： PVEducation photovoltaics reference, the photovoltaic effect at the p-n junction报告此题的问题
5. 十块完全相同的组件首尾相接组成一个串联组串。与单独一块组件相比，该组串的输出是怎样的？
- A.电流相加，而电压保持单块组件的数值
- B.电压和电流都保持单块组件的数值
- C.电压相加，电流保持单块组件的数值✓ 答案
- D.电压和电流都会随组件数量相加
串联时同一个电流必须依次流过每一块组件，因此电流不变，而各块组件的电压相加。十块组件串联后电压是单块的十倍，电流仍与单块相同。
编号 QB-NDNFJG依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, electrical concepts — series and parallel circuits报告此题的问题
6. 三串完全相同的组串各输出 9 A、360 V。这三串并联接入同一个汇流箱后，合并输出为多少？
- A.27 A、360 V✓ 答案
- B.9 A、1,080 V
- C.9 A、360 V
- D.27 A、1,080 V
并联电路各支路电压相同、电流相加，因此三串 9 A 的组串合计 27 A，电压仍为 360 V。把电压相加只适用于串联连接。
编号 QB-7W6YAJ依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, electrical concepts — series and parallel circuits报告此题的问题
7. 某组件额定 Voc 为 41 V、Isc 为 10 A。阵列中每串串联 12 块该组件，共 4 串并联。该阵列的总 Voc 和总 Isc 分别是多少？
- A.492 V 和 40 A✓ 答案
- B.492 V 和 10 A
- C.41 V 和 480 A
- D.164 V 和 120 A
串联使电压相乘：12 × 41 V = 492 V，组串电流仍为 10 A。并联使电流相乘：4 × 10 A = 40 A，电压不变。因此整个阵列为 492 V、40 A。
编号 QB-PDZSQH依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, electrical concepts — array voltage and current from series and parallel connections报告此题的问题
8. 阵列与逆变器之间的一条直流电路载有固定不变的电流。下列哪项改变会增大该电路的百分比压降？
- A.增大导体的横截面积
- B.减小该电路中流过的电流值
- C.提高电路的工作电压
- D.加长阵列到逆变器的线路✓ 答案
导体电阻随线路长度增大、随横截面积增大而减小，压降等于电流乘以该电阻。加长线路会提高压降；而加粗导体、减小电流或提高工作电压都会降低百分比压降。
编号 QB-CWXM6R依据： Voltage-drop principle: conductor resistance varies with length and inversely with cross-sectional area报告此题的问题
9. 检查发现光伏阵列与逆变器之间的导体上压降过大。这会给系统带来什么实际后果？
- A.短路电流会升高以补偿损失掉的电压
- B.逆变器会自行提高输出电压来补偿
- C.功率在线缆中变成热损耗，送到逆变器的就更少✓ 答案
- D.压降超过百分之几时电流就会降为零
线路末端缺失的那部分电压是消耗在导体自身电阻上的，这部分电压乘以电路电流就是变成热量的功率。结果是送出的电能减少、导体温度升高，工作电压还可能落到逆变器最佳跟踪范围之下。
编号 QB-UDSFKQ依据： Voltage-drop principle and resistive power loss in PV circuit conductors报告此题的问题
10. 在光照稳定且工作点低于最大功率点的情况下，光伏电池在电气上表现为下列哪一种？
- A.固定电阻，其阻值随辐照度升高而下降
- B.恒压源，其电流随所接负载而变化
- C.蓄电池，白天储存电荷、之后再释放出来
- D.受光驱动的电流源，输出随辐照度变化✓ 答案
电池能输出的载流子数量由它吸收的光子数量决定，因此在曲线拐点以下的很大一段电压范围内，电流几乎恒定。电池本身不储存能量，只在有光照射时把光转换成电。
编号 QB-VP5E92依据： PVEducation photovoltaics reference, solar cell operation as a light-generated current source报告此题的问题
11. 在组件的电流-电压曲线上，短路电流 Isc 和开路电压 Voc 分别在什么位置读取？
- A.Isc 在电压为零处读取，Voc 在电流为零处读取✓ 答案
- B.两者都在曲线的最大功率点上读取
- C.Isc 和 Voc 都在组件带负载时读取
- D.Isc 在电流为零处读取，Voc 在电压为零处读取
Isc 是端子短接时流过的电流，此时端电压为零；Voc 是端子开路时的电压，此时电流为零。两个端点之间是曲线拐点，那里电压与电流的乘积最大。
编号 QB-D7BKU2依据： PVEducation photovoltaics reference, IV curve parameters — short-circuit current and open-circuit voltage报告此题的问题
12. 某组件规格书列出 Voc 41 V、Isc 11 A、Vmp 34 V、Imp 10.5 A。该组件的最大功率是多少？
- A.374 W
- B.451 W
- C.357 W✓ 答案
- D.430.5 W
最大功率是曲线拐点处电压与电流的乘积：Vmp × Imp = 34 V × 10.5 A = 357 W。用 Voc 乘以 Isc 得到 451 W，但这两个端点处的实际功率都是零，组件不可能输出该值。
编号 QB-WPGRE3依据： PVEducation photovoltaics reference, maximum power point of the IV curve报告此题的问题
13. 组件的电流-电压曲线会给出填充因子。填充因子表示的是什么？
- A.最大功率与 Voc 乘以 Isc 之积的比值✓ 答案
- B.阳光被转换成电能的那一部分比例
- C.额定功率与组件总面积之间的比值
- D.组件表面被有效电池片覆盖的比例
填充因子等于 (Vmp × Imp) 除以 (Voc × Isc)，用来衡量曲线在拐点附近的方正程度。串联电阻增大（例如接线端子腐蚀或松动）会使填充因子下降，因此它是有用的运维指标。
编号 QB-E7PWZ3依据： PVEducation photovoltaics reference, fill factor of a solar cell IV curve报告此题的问题
14. 阵列上的辐照度从 1,000 W/m² 降到 500 W/m²，而电池温度保持不变。组件输出的电流会怎样变化？
- A.略有上升，因为电池片温度更低
- B.下降到原来的四分之一左右
- C.下降到约一半，随辐照度同步变化✓ 答案
- D.基本保持不变，就像电压那样几乎不动
光生电流由被吸收的光子数量决定，因此短路电流和工作电流几乎与辐照度成正比：光照减半，电流大约也减半。开路电压随光照变化很小，所以几乎不变的是电压而不是电流。
编号 QB-XFDDXS依据： PVEducation photovoltaics reference, effect of light intensity on solar cell IV characteristics报告此题的问题
15. 一个部分被遮挡的组串测得开路电压接近预期值，但工作电流却远低于正常水平。什么原因能解释这种现象？
- A.遮挡时流过的电流变小，所以电压反而升高
- B.电流几乎随辐照度成比例变化，电压却几乎不动✓ 答案
- C.电池电压由电池片数量决定，从不随任何条件变化
- D.遮挡只影响线路电阻，并不影响电池片本身
电流几乎与辐照度成正比，而开路电压只随光照强度作对数变化，除非光线极弱否则几乎不动。因此开路电压接近正常而电流大幅偏低，是遮挡或积灰的典型特征；若是断路，测到的电压会很低甚至为零。
编号 QB-FYJJHT依据： PVEducation photovoltaics reference, effect of light intensity on short-circuit current and open-circuit voltage报告此题的问题
16. 在辐照度保持稳定的情况下，电池温度升到远高于 25 °C。下列哪一组变化正确描述了晶体硅组件的表现？
- A.Voc 与 Isc 都下降，Pmax 保持不变
- B.Voc 上升，Isc 略微下降，Pmax 上升
- C.Voc 下降，Isc 略微上升，Pmax 下降✓ 答案
- D.Voc 与 Isc 都上升，Pmax 也随之上升
温度升高会增大电池的反向饱和电流，使开路电压大约每升高一摄氏度下降百分之零点三；禁带宽度变窄只让短路电流略微上升，量级约为每摄氏度百分之零点零五。电压的损失占主导，因此电池越热，最大功率越低。
编号 QB-YFRQ4U依据： PVEducation photovoltaics reference, effect of temperature on solar cell IV characteristics报告此题的问题
17. 某组件在 25 °C 时开路电压为 40.0 V，Voc 温度系数为 -0.30 %/°C。某个寒冷的早晨电池温度为 -10 °C，此时该组件的开路电压是多少？
- A.35.8 V
- B.44.2 V✓ 答案
- C.47.2 V
- D.40.0 V
电池温度比额定温度低 35 °C，-0.30 %/°C × -35 °C 相当于上升 10.5 %，所以 40.0 V × 1.105 = 44.2 V。把符号用反会得到 35.8 V，正是这种错误会让寒冷天气下的组串电压超过逆变器的最大输入电压。
编号 QB-GYWVPU依据： PVEducation photovoltaics reference, temperature coefficient of open-circuit voltage报告此题的问题
18. 一年当中，固定式光伏阵列在什么时候达到最高的直流电压？
- A.在晴朗而严寒的清晨，阳光刚刚照到阵列时✓ 答案
- B.在温和的阴天，散射光比较均匀的时候
- C.在最热的夏日午后，辐照度达到峰值时
- D.在温暖潮湿的傍晚，阵列仍在发电时
组件电压随电池温度下降而升高，而且只需不太强的光照，电池就能接近开路电压。因此一年中最冷又有阳光的时刻决定了线路和逆变器可能承受的最高电压；炎热的午后则对应最低的电压和最低的功率。
编号 QB-VFPQKQ依据： PVEducation photovoltaics reference, temperature dependence of module voltage; Sandia PV Performance Modeling Collaborative报告此题的问题
19. 一个由十二块组件串联组成的组串中，有一块组件积灰严重，能通过的电流比相邻组件少。该组串会发生什么？
- A.只按比例损失组串输出的十二分之一
- B.其他组件会提高电流来弥补这块的不足
- C.组串电压降到最弱那块组件的水平
- D.组串电流降到最弱那块组件的水平✓ 答案
串联组串中每一块组件都必须流过同一个电流，因此整串被最弱的一块拉低。这就是为什么一块被遮挡或积灰的组件造成的损失远超过它自身所占的比例，也是难以避免失配时采用组件级电子设备的原因。
编号 QB-DYUV6R依据： PVEducation photovoltaics reference, module mismatch in series-connected cells and modules报告此题的问题
20. 组件内部一组电池片两端并接了一只旁路二极管。当该组电池片有一部分被遮挡时，这只二极管起什么作用？
- A.把被遮挡的组件断开，直到遮挡消失为止
- B.阻止电流从蓄电池反向流回阵列中去
- C.让电流绕过被遮挡的电池片组，抑制发热✓ 答案
- D.把被遮挡组件的电压恢复到未遮挡时的水平
串联电池组中被遮挡的电池会承受反向偏压，把组串电流变成热量而形成热斑。旁路二极管导通后为电流提供一条绕过该组的通路，以损失该组出力为代价保护电池片。阻止蓄电池电流倒灌回阵列则是防反二极管的职责。
编号 QB-QX6X37依据： PVEducation photovoltaics reference, bypass diodes and hot-spot protection报告此题的问题
21. 在光伏工程中，接合（等电位连接）与接地有什么区别？
- A.接地把金属部件连成同一电位；而接合则把系统与大地相连
- B.两个词指的是同一种连接，可以完全互换使用
- C.接合承载正常工作电流；接地只承载故障电流
- D.接合把金属部件连成同一电位；接地把系统与大地相连✓ 答案
接合（等电位连接）把金属外壳、支架和边框连接在一起，使它们处于同一电位，并为故障电流提供低阻抗回路；接地则是另一件事，即把系统参照到大地。设备接地导体的作用正是承载故障电流并使保护装置动作，正常运行时并不载流。
编号 QB-7FZRG6依据： NFPA 70 definitions of bonding, grounding and the equipment grounding conductor; NABCEP PV Associate Job Task Analysis, grounding and bonding报告此题的问题
22. 为什么光伏阵列直流侧发生接地故障特别危险？
- A.受光阵列持续给故障供电，而直流电弧不会自行熄灭✓ 答案
- B.只有在逆变器开始并网送电之后才需要在意
- C.直流不能维持电弧，所以只有交流侧才有危险
- D.断开直流隔离开关就能让故障导体完全不带电
有光照的组件无法被关断，因此断开隔离开关并不能使其阵列侧的导体失电，故障电流会继续流动。直流又没有过零点来熄灭电弧，一旦起弧就会持续。只要有光就应把阵列导体视为带电，并由具备资格的人员处理故障。
编号 QB-RXH998依据： NABCEP PV Associate Job Task Analysis, PV electrical safety — energised array conductors and DC arcing报告此题的问题
本考试的其他主题
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