CN203166494U

CN203166494U - 一种解决电势诱导衰减的装置

Info

Publication number: CN203166494U
Application number: CN 201320143420
Authority: CN
Inventors: 薛丽英; 胡兵; 张彦虎; 周灵兵
Original assignee: Sungrow Power Supply Co Ltd
Current assignee: Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-03-26

Abstract

本实用新型提供一种解决电势诱导衰减的装置，应用于光伏***上，该光伏***包括光伏PV组件、逆变器；该装置包括：输入单元、输出单元和变换器单元；所述输入单元，用于从逆变器的输出侧取电或者从逆变器的输入侧取电；所述变换器单元，用于将所述输入单元取得的电压进行变换后发送给所述输出单元；所述输出单元，用于将变换器变换后的电压反馈到PV组件上，以抬高PV组件的负电压。可以从逆变器输出侧或者输入侧取电，反馈到PV组件上，以抬高PV组件的负电压，来消除PID的影响，从而提高PV组件的使用寿命。

Description

一种解决电势诱导衰减的装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种解决电势诱导衰减的装置。

背景技术

电势诱导衰减（PID，Potential Induced Degradation）是指：因为对地高压施加在电池板上而使其性能降低的现象。该高压可能为正电压，也可能为负电压，具体是正电压还是负电压，取决于电池板的特性。

PID导致电池板性能降低的现象为：开路电压下降（Voc）、断路电流（Isc）填充因子（FF）下降等。

美国著名光伏制造商SUNPOWER公司发现，采用背极接触高效电池片A-300，具体是在组件上施加一个反向高压，发生表面极化现象。如果在组件上施加相对于大地的正电压，漏电流会立即从电池流向地面。电池的表面会随着时间累积负电荷，这些电荷会将正电荷吸引到电池表面，形成复合中心。相反，当组件上施加负电压时，极化现象也相应改变，这种情况下组件的性能不会有影响。

近几年，随着大型电站的不断发展，主要是靠近沿海地区的电站，这些地区的环境条件比较恶劣，例如，高温，高湿等。随着时间的延长，PID问题越来越严重。现有技术中解决PID问题主要采用以下方法。

第一种，通过对电池板的材料和工艺进行改进。

例如，对组件材料、封装材料（胶膜）的绝缘性、电池表面反射层的薄厚等，目前国内外有些组件厂家已经初步解决了该问题。

但是，这种方法会导致成本增加。

第二种，对逆变器进行处理。

例如，PV接地，N线点电压抬升等。

由于，PV接地需要增加GFDI装置，另外，还须考虑接地点间接增加成本，且并非每种产品都可以适用。N点电压抬升有可能会触发继电保护，使组件不能正常运行。

因此，如何提供一种装置，能够解决电势诱导衰减给组件带来的性能下降的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种解决电势诱导衰减的装置，能够有效防止PID导致的组件性能下降问题。

本实用新型提供一种解决电势诱导衰减的装置，应用于光伏***上，该光伏***包括光伏PV组件、逆变器；该装置包括：输入单元、输出单元和变换器单元；

所述输入单元，用于从逆变器的输出侧取电或者从逆变器的输入侧取电；

所述变换器单元，用于将所述输入单元取得的电压进行变换后发送给所述输出单元；

所述输出单元，用于将变换器变换后的电压反馈到PV组件上，以抬高PV组件的负电压。

优选地，所述输入单元从逆变器的输出侧取电，所述变换器单元包括变压子单元和整流子单元。

优选地，所述输入单元从逆变器的输出侧取电，具体为：

输入单元从逆变器输出的三相电压中的线电压上取电；

或，

输入单元从逆变器输出的三相电压中的相电压上取电。

优选地，

所述变压子单元为并网隔离变压器中的一部分；

或，

所述变压子单元为开关电源变压器中的一部分。

优选地，所述整流子单元为二极管。

优选地，当PV组件为薄膜电池或晶硅电池时，所述输出单元的输出正端连接PV组件负极，输出单元的输出负端连接地；

当PV组件为对地保持负电势时，所述输出单元的输出正端接地，输出单元的输出负端连接PV组件正极。

优选地，所述输入单元通过开关管从逆变器的输出侧取电或者从逆变器的输入侧取电；

所述输出单元通过开关管将变换器单元变换后的电压反馈到PV组件上，以提高PV组件的负电压。

优选地，所述输入单元通过开关管从逆变器的输出侧取电，所述开关管与所述变压器子单元和整流子单元串联；所述整流子单元输出的电压通过第一电容接地，或整流子单元输出的电压通过由第一电容和第一电阻组成的并联电路接地。

优选地，所述输入单元通过开关管从逆变器整流后的直流电上取电，所述逆变器为双向逆变器；取的电压的正端通过第二开关管、第二电阻和第一电容接地；取的电压的负端通过第三开关管、第三电阻接地；所述第一电容的两端并联第一电阻；所述第一电容上的电压通过第一开关管连接PV组件的负极。

优选地，所述开关管为继电器、MOS管或者IGBT管。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的装置，可以从逆变器输出侧或者输入侧取电，反馈到PV组件上，以抬高PV组件的负电压，来消除PID的影响，从而提高PV组件的使用寿命。需要说明的是，当输入单元从逆变器输出侧取电时，取的电压为交流电，因此需要变换器单元将交流电整流为直流后反馈给PV组件。当输入单元从逆变器整流的直流电上取电时，逆变器为双向逆变器，需要变换器单元将直流电进行优化以后反馈至PV组件。并且该装置结构简单，可以适用于各种场合。

附图说明

图1是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例一示意图；

图2是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例二示意图；

图3是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例三示意图；

图3a是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置另一个实施例示意图；

图4是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例四示意图；

图5是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例五示意图；

图6是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例六示意图；

图7是本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例七示意图；

图8是本实用新型本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例八示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型实施例提供一种解决电势诱导衰减的装置，应用于光伏***上，该光伏***包括光伏PV组件、逆变器；该装置包括：输入单元、输出单元和变换器单元；

本实用新型提供的装置，可以从逆变器输出侧或者输入侧取电，反馈到PV组件上，以抬高PV组件的负电压，来消除PID的影响，从而提高PV组件的使用寿命。需要说明的是，当输入单元从逆变器输出侧取电时，取的电压为交流电，因此需要变换器单元将交流电整流为直流后反馈给PV组件。当输入单元从逆变器整流的直流电上取电时，逆变器为双向逆变器，需要变换器单元将直流电进行优化以后反馈至PV组件。

参见图1，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例一示意图。

图1所示的装置是从逆变器100的输出侧取电，因此，取的电压为交流电，因此需要变换器单元200将取的电压整流后反馈给PV组件。

需要说明的是，取电时，可以从线电压进行取电，也可以从相电压取电。

如图1所示的，三相电分别为L1、L2和L3。

当逆变器100的输出侧带N线时，可以从线电压取电。当逆变器100的输出侧没有N线时，则可以从相电压进行取电。

需要说明的是，输出单元输出的电压可以根据PV组件的具体不同而采取不同的形式，例如：当PV组件为薄膜电池或晶硅电池时，所述输出单元的输出正端连接PV组件负极（图1中的A点），输出单元的输出负端连接地GND，具体如图1所示；当PV组件为对地保持负电势时，所述输出单元的输出正端接地GND，输出单元的输出负端连接PV组件正极（图1中的B点），图1中未示出这种连接方式。

参见图2，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例二示意图。

需要说明的是，逆变器100的输出侧可以连接有并网隔离变压器T。T可以是任何类型的工频变压器，对于大功率而言，一般称为中压变压器；对于中小功率，称为隔离变压器；但是T主要是隔离或变压的作用。当然，对于有些场合，逆变器100的输出侧也可以没有并网隔离变压器T。

参见图3，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例三示意图。

本实施例中输入单元从逆变器100的输出侧的相电压取电，并且变换器单元中的变换子单元由独立于并网隔离变压器T的第一变压器T1实现。

需要说明的是，变换器单元中的整流子单元由二极管D1实现。

如图3所示，取的电压的一端通过第二开关管S2连接T1的初级绕组的同名端；取的电压的另一端通过第三开关管S3连接T1的初级绕组的异名端。

T1的次级绕组的同名端通过二极管D1连接第一电容C1的一端，C1的另一端接地；第一电阻R1并联在C1的两端。

C1上的电压反馈到PV组件的负极。

需要说明的是，C1通过第一开关管S1连接PV组件的负极。

本实用新型中设置开关管是为了可以控制该装置的工作模式，可以为昼夜工作模式，也可以为夜间工作模式。下面结合S1、S2和S3分别进行介绍。

S2和S3控制该装置与电网侧的通断，S1控制该装置与PV组件的通断。

可以理解的是，S1、S2、S3可以为继电器、MOS管或IGBT等。

PV组件对地阻抗不是很大时，可以去掉R1，一般情况下建议使用R1。

夜间工作模式：白天时，S1、S2和S3均关断，该装置不工作；晚上S1、S2和S3均闭合，该装置工作，从网侧取电，以抬升PV组件（A点）对地的电压，进行反极化，从而消除PID的影响。

昼夜工作模式：除了逆变器开机时的绝缘阻抗检测时段，S1、S2和S3一直开通，该装置一直工作，从网侧取电，以抬升PV组件（A点）对地电压到较小的幅值（50V或更低）；绝缘阻抗检测时段内，断开S1、S2和S3，以避免对绝缘阻抗检测产生影响。

需要说明的是，图3的实施例中，逆变器100的输出侧也可以没有并网隔离变压器T，如图4所示。

图3是从相电压取电，参见图3a，该图提供的装置是从线电压取电。需要说明的是，从相电压取电的电压等级相对于从线电压取电的电压等级有所降低，这样更适合降压场合使用。

参见图5，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例四示意图。

本实施例提供的装置与图3提供的区别是，所述变压子单元为并网隔离变压器T中的一部分；即变压子单元不单独设置，而是由并网隔离变压器T一并来实现变压隔离的作用。

参见图6，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例六示意图。

本实施例提供的装置与图3提供的区别是，所述变压子单元为开关电源变压器SPS中的一部分；即变压子单元不单独设置，而是由逆变器中开关电源中的变压器SPS一并来实现变压隔离的作用。

需要说明的是，图6中逆变器的输出侧连接有并网隔离变压器T，可以理解的是，也可以没有并网隔离变压器T，如图7所示。

图5、图6和图7所提供的实施例没有另外添加变压器，直接利用的现有器件来实现隔离变压的目的，因此，这样可以节省元器件，并且结构更加简单。

以上实施例均是从逆变器的输出侧取电，下面介绍从逆变器的输入侧取电的实现方式。

参见图8，该图为本实用新型提供的解决电势诱导衰减的装置实施例八示意图。

本实施例中是从逆变器100整流后的直流电上取电。可以理解的是，该逆变器100为双向逆变器，即从左至右，该逆变器100的功能是逆变，将直流逆变为交流。从右向左，该逆变器100的功能是整流，将交流又整为直流。

所述输入单元通过开关管从逆变器的输入侧取电，取的电压的正端通过第二开关管S2、第二电阻R2和第一电容C1接地；取的电压的负端通过第三开关管S3、第三电阻R3接地；所述第一电容C1的两端并联第一电阻R1；所述第一电容C1上的电压通过第一开关管S1连接PV组件的负极。

本实施例中，从逆变直流侧取电，通过开通S1和S2输出正压，加到电容C1和电阻R1两端，再闭合S3，达到抬升PV组件负极（A点）对地电压的目的。

该装置只能夜间工作，即S1、S2和S3只在夜间开通，白天时保持断开状态，切断该装置与光伏***的连接。

功率管S4、S5为光伏组件与逆变器之间直流开关，白天开通，夜间关断。

R2、R3为缓冲电阻，用于防止S1、S2开通瞬间的大电流冲击。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种解决电势诱导衰减的装置，应用于光伏***上，该光伏***包括光伏PV组件、逆变器；其特征在于，该装置包括：输入单元、输出单元和变换器单元；

2.根据权利要求1所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，所述输入单元从逆变器的输出侧取电，所述变换器单元包括变压子单元和整流子单元。

3.根据权利要求2所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，所述输入单元从逆变器的输出侧取电，具体为：

输入单元从逆变器输出的三相电压中的线电压上取电；

或，

输入单元从逆变器输出的三相电压中的相电压上取电。

4.根据权利要求2或3所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，

所述变压子单元为并网隔离变压器中的一部分；

或，

所述变压子单元为开关电源变压器中的一部分。

5.根据权利要求2或3所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，所述整流子单元为二极管。

6.根据权利要求4所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，当PV组件为薄膜电池或晶硅电池时，所述输出单元的输出正端连接PV组件负极，输出单元的输出负端连接地；

7.根据权利要求6所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，所述输入单元通过开关管从逆变器的输出侧取电或者从逆变器的输入侧取电；

8.根据权利要求7所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，

所述输入单元通过开关管从逆变器的输出侧取电，所述开关管与所述变压器子单元和整流子单元串联；所述整流子单元输出的电压通过第一电容接地，或整流子单元输出的电压通过由第一电容和第一电阻组成的并联电路接地。

9.根据权利要求7所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，

所述输入单元通过开关管从逆变器整流后的直流电上取电，所述逆变器为双向逆变器；取的电压的正端通过第二开关管、第二电阻和第一电容接地；取的电压的负端通过第三开关管、第三电阻接地；所述第一电容的两端并联第一电阻；所述第一电容上的电压通过第一开关管连接PV组件的负极。

10.根据权利要求8或9所述的所述的解决电势诱导衰减的装置，其特征在于，所述开关管为继电器、MOS管或者IGBT管。