CN104300584A - 一种高安全性的pid效应抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光伏组件PID效应抑制***及方法，包括软启动电路、逆变器、储能电容泄放回路及接地端PE，直流侧开关、母线电容组件、功率模块、输出滤波器、并网接触器及交流断路器串联成逆变器，逆变器交流侧的交流断路器处连接由熔丝保险、限流电阻、软启接触器及整流桥构成的软启动电路，储能电容一端接地PE，一端与逆变器直流端连接，泄放接触器和泄放电阻串联在储能电容接地PE端，泄放电阻也与逆变器直流端连接，本申请抑制***及方法具有方便快捷，易于实现，抑制效果好，且安全性及可靠性能高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件的电位诱发衰减(PID)效应抑制***及方法，尤其用于在夜间对光伏电站中大功率光伏逆变器的PID效应进行抑制。
背景技术
目前，人类最主要的能源仍是非可再生能源，如：煤炭、石油、天然气等化石燃料，这些能源储量有限而且使用过程严重污染环境，引发了严重的能源环境问题。太阳能是近年兴起的新兴能源，具有取之不尽用之不竭、对环境无污染等诸多优点，因而得到了广泛使用。然而，近几年的研究表明，存在于晶体硅光伏组件中的电路与其接地金属边框之间的高电压，会造成组件光伏性能的持续衰减，业内称之为电位诱发衰减(PID)，持续的PID衰减会减少光伏电池组件的输出功率，降低光伏电站业主的长久收益，从而引起大多数业主及行业专家的越来越多的重视。
目前，对于光伏组件的电池厂家，主要是从材料上抑制PID效应，采用非Na、Ca玻璃，虽然安全可靠，但成本较高，且新材料的稳定性也没有得到长时间的验证。
此外，将光伏发电***接地的方法也被用在光伏电站***中来抑制PID效应，这种方法的改造通常在逆变器侧进行，基本方法是：逆变器母线负极直接接地或接电阻接地。如中国专利CN103490402A公开了一种光伏组件接地装置，所述接地装置的一端连接光伏发电***直流母线负极，另一端接地，所述接地装置采用导线、电阻、电感、电阻与电感的串联结构或电阻与电感的并联结构。此种接地装置可实现对光伏组件的电位诱发衰减(PID)效应的抑制。
这种处置方案简便、成本低、效果显著，但负极接地会造成安全隐患，威胁电站的正常运行和运维安全。逆变器负极接地后，若发生组件正极接地故障则会造成电池板短路，而运维人员如若接触到正极则会发生电击危险甚至发生火灾。
CN103956970A公开了一种兼具抗PID功能的光伏汇流装置，它包括汇流电路、电压采样收集器、PID控制器、电压变换器和直流电源，汇流电路的各正极输出端并接后形成总正极输出端接入直流柜或逆变器，汇流电路的各负极输出端并接后形成总负极输出端接入直流柜或逆变器。
CN103973217A公开了一种抑制电池板PID效应的装置，该装置通过电压抬升电路抬升光伏电站升交流侧中性点的对地电压，从而提高逆变器前级电池板的对地电压，使电池板对地呈正偏压，实现对电池板PID效应的抑制。
CN103475208A公开了一种光伏***的PID抑制电路，包括：PID抑制器和用于为所述PID抑制器供电的电源；所述PID抑制器包括：隔离采样电路、PID控制器以及隔离变换电路；所述隔离变换电路与所述电源相连；其中，所述隔离采样电路连接在所述光伏***的正、负极之间，用于获取所述光伏***的采样电压信号并将所述采样电压信号发送至所述PID控制器；所述PID控制器用于在根据所述采样电压信号判断到所述光伏***未工作时，控制所述隔离变换电路的输出端正极向所述光伏***的负极输出对应的输出电压；所述输出电压为正；所述隔离变换电路的输出端负极接地。
CN103956970A公开了一种兼具抗PID功能的光伏汇流装置，它包括汇流电路、电压采样收集器、PID控制器、电压变换器和直流电源，汇流电路的各正极输出端并接后形成总正极输出端接入直流柜或逆变器，汇流电路的各负极输出端并接后形成总负极输出端接入直流柜或逆变器；其中，电压采样收集器，其采集端分别与汇流电路的总正极输出端和总负极输出端相连接，其信号输出端与PID控制器的信号输入端相连接；电压变换器，其负极输出端接地，其正极输出端与汇流电路的总负极输出端相连接；直流电源，其分别与电压变换器的正极输入端和负极输入端相连接；PID控制器，其信号输出端与电压变换器的开闭信号输入端相连接。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光伏组件PID效应抑制***及方法，具有方便快捷，易于实现，PID抑制效果好，且安全性及可靠性相较于“负极接地方案”有大幅提高的优点。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种光伏组件PID效应抑制***，包括：
软启动电路，其中包括：软启接触器，整流桥，熔丝保险，限流电阻；
逆变器，其中包括：直流侧开关，母线电容组件，功率模块，输出滤波器，并网接触器，交流断路器；
储能电容泄放回路，其中包括：储能电容、泄放接触器，泄放电阻；
接地端PE；
直流侧开关、母线电容组件、功率模块、输出滤波器、并网接触器及交流断路器串联成逆变器，逆变器交流侧的交流断路器处连接由熔丝保险、限流电阻、软启接触器及整流桥构成的软启动电路，经整流桥整流后的直流电连接储能电容，储能电容一端接地PE，一端与逆变器直流端连接，泄放接触器和泄放电阻串联在储能电容接地PE端，泄放电阻也与逆变器直流端连接。
整流桥采用三相整流桥，还可替换为二极管，功率模块采用IGBT，输出滤波器采用LC滤波器和EMI滤波器。
其用于光伏电站夜间工作。
利用所述的光伏组件PID效应抑制***的抑制方法，光伏电站光线较弱，逆变器处于待机状态，并网接触器断开，若检测到电池电压低于100VDC，且持续时间达到1小时，此时软启接触器闭合，交流侧软启动电路工作，通过整流桥给储能电容储能，当检测到储能电容两端电压达到500VDC时，断开软启接触器。
持续一定时间后，闭合泄放接触器将储能电容放电至电压达到理想安全值，之后进入待机状态，进入第二天清晨的启机逻辑判断阶段。
夜间维护时，可以把泄放接触器闭合，通过泄放电阻进行放电，使储能电容电压达到理想安全值以下。
所述的持续时间为6小时。
所述的电压理想安全值为24V。
本发明的PID效应抑制***及方法，在负极与地之间加一个正向电场的方法，能在提供PID效应抑制的同时，更加简洁，安全与可靠，消除了目前主流负极接地方案的安全性的隐患，克服了现有技术的缺陷。
附图说明
图1是本发明光伏组件PID效应抑制***原理图；
图2是本发明光伏组件PID效应抑制方法并网同步流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的原理和特征进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
根据本发明的一个实施方式，如图1所示，本发明的光伏组件PID效应抑制***，包括：
交流侧软启动电路，其中包括：软启接触器3，整流桥4，熔丝保险1，限流电阻2；
逆变器，其中包括：直流侧开关11，母线电容组件13，功率模块10，输出滤波器9，并网接触器8，交流断路器12；
储能电容泄放回路，其中包括：储能电容5、泄放接触器6，泄放电阻7；
接地端PE；
其中，整流桥4采用三相整流桥，还可替换为二极管，功率模块10采用IGBT，输出滤波器9采用LC滤波器和EMI滤波器。
直流侧开关11，母线电容组件13，功率模块10，输出滤波器9，并网接触器8，交流断路器12串联构成逆变器，逆变器的交流断路器12处连接软启动电路的熔丝保险1、限流电阻2、软启接触器3、整流桥4，整流后直流电连接储能电容5，储能电容5一端接地PE，一端与逆变器直流端连接，泄放接触器6和泄放电阻7串联在储能电容5接地PE端，泄放电阻7也连接在逆变器直流端。
如图2所示，本发明的光伏组件PID效应抑制方法包括：
光伏电站光线较弱，例如夜间时，并网接触器8断开，逆变器处于待机状态，若检测到电池电压低于100VDC，且持续时间达到1小时，此时软启接触器3闭合，交流侧软启动电路工作，通过整流桥4给储能电容5储能，当检测到储能电容5两端电压达到500VDC时，断开软启接触器3。
此时，电池组件的负极和地之间会有个正的电场，抑制Na离子向电池负极的的移动，从而在抑制电池组件的表面极化现象，抑制光伏组件的输出功率衰减，能有效抑制PID效应对电池组件的影响。
持续一定时间后，如6小时后，闭合泄放接触器6将储能电容5放电至电压达到理想安全值，例如24V以下，之后进入待机状态，进入第二天清晨的启机逻辑判断阶段。
夜间维护时，可以把泄放接触器6闭合，通过泄放电阻7进行放电，使储能电容5电压达到理想安全值，例如24V以下。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种光伏组件PID效应抑制***，包括：
软启动电路，其中包括：软启接触器(3)，整流桥(4)，熔丝保险(1)，限流电阻(2)；
逆变器，其中包括：直流侧开关(11)，母线电容组件(13)，功率模块(10)，输出滤波器(9)，并网接触器(8)，交流断路器(12)；
储能电容泄放回路，其中包括：储能电容(5)、泄放接触器(6)，泄放电阻(7)；
接地端PE；
直流侧开关(11)、母线电容组件(13)、功率模块(10)、输出滤波器(9)、并网接触器(8)及交流断路器(12)串联成逆变器，逆变器交流侧的交流断路器(12)处连接由熔丝保险(1)、限流电阻(2)、软启接触器(3)及整流桥4构成的软启动电路，经整流桥(4)整流后的直流电连接储能电容(5)，储能电容(5)一端接地PE，一端与逆变器直流端连接，泄放接触器(6)和泄放电阻(7)串联在储能电容(5)接地PE端，泄放电阻(7)也与逆变器直流端连接。
2.根据权利要求1所述的光伏组件PID效应抑制***，整流桥(4)采用三相整流桥，还可替换为二极管，功率模块(10)采用IGBT，输出滤波器(9)采用LC滤波器和EMI滤波器。
3.根据权利要求1所述的光伏组件PID效应抑制***，其用于光伏电站夜间工作。
4.利用权利要求1所述的光伏组件PID效应抑制***的抑制方法，光伏电站光线较弱，逆变器处于待机状态，并网接触器(8)断开，若检测到电池电压低于100VDC，且持续时间达到1小时，此时软启接触器(3)闭合，交流侧软启动电路工作，通过整流桥(4)给储能电容(5)储能，当检测到储能电容(5)两端电压达到500VDC时，断开软启接触器(3)。
5.根据权利要求4所述的抑制方法，持续一定时间后，闭合泄放接触器(6)将储能电容(5)放电至电压达到理想安全值，之后进入待机状态，进入第二天清晨的启机逻辑判断阶段。
6.根据权利要求5所述的抑制方法，夜间维护时，可以把泄放接触器(6)闭合，通过泄放电阻(7)进行放电，使储能电容(5)电压达到理想安全值以下。
7.根据权利要求4所述的抑制方法，所述的持续时间为6小时。
8.根据权利要求4或5所述的抑制方法，所述的电压理想安全值为24V。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Shenzhen Nanshan District City, Guangdong province 518055 White Pine Road Baiwang letter two Industrial Park District building seventh Applicant after: SHENZHEN WINLINE TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: Shenzhen Nanshan District City, Guangdong province 518055 White Pine Road Baiwang letter two Industrial Park District building seventh Applicant before: Shenzhen Winline Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |