CN103888052A - 一种预防光伏电池板pid效应的实现方法 - Google Patents

一种预防光伏电池板pid效应的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其步骤为：第一步、构建PID效应能量恢复单元；第二步、当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串的电压中均低于设定阈值时，PID效应能量恢复单元切入光伏发电系统中；当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池电压中的任意一路光伏电池组串电压高于设定阈值时，PID效应能量恢复单元自光伏发电系统中切出。本发明可以在不影响光伏逆变器工作的前提下，恢复因光伏电池组件PID现象导致光伏电池板输出功率衰减的问题。

Description

一种预防光伏电池板PID效应的实现方法
技术领域
本发明涉及一种有效地恢复因光伏组件PID(英文全称为Potential InducedDegradation，高压诱导衰减效应)效应导致光伏电池板输出功率衰减的问题的方法，属于光伏组件发电系统。
背景技术
PID效应是最近几年光伏领域出现的较新的衰减效应。随着光伏并网系统的逐渐推广应用，系统电压越来越高，组件内部电池片相对于大地的压力越来越高，光伏组件的铝边框一般都要求接地，在晶体硅光伏组件中的电路与其接地金属框之间就会形成负的高电压。在该高压的作用下，组件电池的封装材料和组件上表面层及下表面层的材料中会出现离子迁移的现象，从而造成光伏电池组件的光伏性能的持续衰减。
从目前的研究表明，PID效应从系统上而言，是可以通过对电池组件输出负极接地或者对电池组件输出端和大地之间施加正电压的方法来预防的。但是，在系统上预防PID效应，主要有以下问题以及要求：
1、为光伏逆变器的每个独立输入均连接一个PID电源，通过电源对组件和大地之间施加正电压，但目前的光伏逆变器一般都是带有多个独立MPPT(英文全称为Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制器，如果对每个独立组件均连接一个PID电源，会带来成本的增加，会造成系统成本浪费。
2、通过光伏电池板负极接地可以避免PID效应，但目前的住宅、商业屋顶的绝大部分光伏系统及已建成的电站型的光伏发电系统，光伏电池板采用浮地形式，这类系统不支持将电池负极接地。
3、专利名称为“能抗PID效应的太阳电池钝化减反膜”，专利公开号为“CN103022160A”的专利虽然能够预防PID效应，但其是从电池制造的角度出发，对于现有已经安装的光伏系统则无能为力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在较低成本下避免光伏系统的PID效应，且适用范围广泛。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，步骤为：
第一步、将PID效应能量恢复单元接入电网，由PID效应能量恢复单元将电网电压转换为高压直流电后输出，PID效应能量恢复单元的正极输出端连接光伏电池组串的负极，PID效应能量恢复单元的负极输出端连接至光伏电池组串的边框所接的保护地，从而形成PID效应能量恢复回路，由开关单元将该PID效应能量恢复回路导通或断开，从而将PID效应能量恢复单元从光伏发电系统中切入或切出，其中，PID效应能量恢复单元可以连接的光伏电池组串的数量为N，N≥1；
第二步、PID效应能量恢复单元分别采样N路光伏电池组串的电压；
第三步、PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串电压均低于设定阈值时，由开关单元将PID效应能量恢复回路导通，PID效应能量恢复单元切入光伏发电系统中，由PID效应能量恢复单元向光伏电池组串的负极提供高压直流电；当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串电压中的任意一路光伏电池组串电压高于设定阈值时，由开关单元将PID效应能量恢复回路断开，PID效应能量恢复单元自光伏发电系统中切出。
优选地，所述PID效应能量恢复单元包括高频开关电源，高频开关电源的输入端接入电网，N路光伏电池组串的负极并联后与高频开关电源的正极输出端相连，高频开关电源的负极输出端经由第一开关连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
优选地，每路光伏电池组串的负极分别串接一根第一保险丝后再并联。
优选地，每路光伏电池组串的负极分别串接一根第一保险丝及一个单向导通器件后再并联，由单向导通器件防止电流自光伏电池组串的负极流向所述高频开关电源的正极输出端。
优选地，所述高频开关电源的负极输出端经由串联的第一开关及第二保险丝后连接所述光伏电池组串的边框所接的保护地。
优选地，所述PID效应能量恢复单元包括高频开关电源，高频开关电源的输入端接入电网，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的第二开关后并联并与高频开关电源的正极输出端相连，高频开关电源的负极输出端连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
优选地，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的第一保险丝及所述第二开关后并联。
优选地，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的单向导通器件、第一保险丝及所述第二开关后并联，由单向导通器件防止电流自光伏电池组串的负极流向所述高频开关电源的正极输出端。
优选地，所述高频开关电源的负极输出端经由第二保险丝后连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
本发明从光伏发电系统的角度，预防光伏组件的PID效应，通过采样光伏电池组串的端口电压，来判断光伏逆变器工作状态，当光伏逆变器停止工作时，对光伏电池板正负极和大地之间施加正电压来预防PID效应。
本发明采用多路输出的方式，通过判断电池组串端口电压来对电池组件输出端和大地之间施加正电压的方法，可以在不影响光伏逆变器工作的前提下，恢复因光伏组件PID现象导致光伏电池板输出功率衰减的问题。
附图说明
图1为实施例中公开的一种结构的PID效应能量恢复单元的示意图；
图2为实施例中公开的另一种结构的PID效应能量恢复单元的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供了一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其步骤为：
第一步、构建PID效应能量恢复单元，该PID效应能量恢复单元可以用多种形式，如图1所示为其中一种形式的PID效应能量恢复单元，包括：
输入端接入电网的高频开关电源，由高频开关电源将电网电压转换为高压直流电。N路光伏电池组串，每个光伏电池组串的负极上串联一个二极管D1，……，Dn及一根第一保险丝F1，……，Fn(注：二极管与第一保险丝的位置不限于图1显示的位置，两者可以互换，本领域技术人员也可以根据需要舍弃二极管和／或第一保险丝)后并联，再与高频开关电源的正极输出端相连。高频开关电源的负极输出端则经由串联的第一开关S1及第二保险丝Fuse1连接至光伏电池组串的边框所接的保护地。由PID效应能量恢复单元分别对N路光伏电池组串的电压进行采样，并根据得到的采样信号控制第一开关S1闭合或断开和高频开关电源的开、关。
第一开关S1可以为IGBT，MOSFET等各种形式的电子开关，也可以是继电器，接触器。二极管D1，……，Dn可以为IGBT，MOSFET等各种形式的电子开关，也可以是继电器，接触器。
如图2所示为另一种形式的PID效应能量恢复单元，包括：
输入端接入电网的高频开关电源，由高频开关电源将电网电压转换为高压直流电。N路光伏电池组串，每路光伏电池组串的负极上串联一个二极管D1，……，Dn、一根第一保险丝F1，……，Fn及一个第二开关K1，……，Kn(注：二极管、第一保险丝与第二开关的位置不限于图2显示的位置，三者可以任意互换，本领域技术人员也可以根据需要舍弃二极管和／或第一保险丝)后并联，再与高频开关电源的正极输出端相连。高频开关电源的负极输出端则经由第二保险丝Fuse1连接至光伏电池组串的边框所接的保护地。由PID效应能量恢复单元分别对N路光伏电池组串的电压进行采样，，并根据得到的采样信号控制第二开关K1，……，Kn闭合或断开和高频开关电源的开、关。
第二开关K1，……，Kn可以为IGBT，MOSFET等各种形式的电子开关，也可以是继电器，接触器。
第二步、当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串电压均低于设定阈值时，对于图1所示的PID效应能量恢复单元，第一开关S1闭合，对于图2所示的PID效应能量恢复单元，第二开关K1，……，Kn闭合，PID效应能量恢复单元切入光伏发电系统中，由PID效应能量恢复单元向光伏电池组串的负极提供高压直流电；当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串电压中的任意一路光伏电池组串电压高于设定阈值时，对于图1所示的PID效应能量恢复单元，第一开关S1断开，对于图2所示的PID效应能量恢复单元，第二开关K1，……，Kn断开，PID效应能量恢复单元自光伏发电系统中切出。

Claims (9)

1.一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，步骤为：
第一步、将PID效应能量恢复单元接入电网，由PID效应能量恢复单元将电网电压转换为高压直流电后输出，PID效应能量恢复单元的正极输出端连接光伏电池组串的负极，PID效应能量恢复单元的负极输出端连接至光伏电池组串的边框所接的保护地，从而形成PID效应能量恢复回路，由开关单元将该PID效应能量恢复回路导通或断开，从而将PID效应能量恢复单元从光伏发电系统中切入或切出，其中，PID效应能量恢复单元可以连接的光伏电池组串的数量为N，N≥1；
第二步、由PID效应能量恢复单元分别采样N路光伏电池组串的电压；
第三步、当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串的电压均低于设定阈值时，由开关单元将PID效应能量恢复回路导通，PID效应能量恢复单元切入光伏发电系统中，由PID效应能量恢复单元向光伏电池组串的负极提供高压直流电；当PID效应能量恢复单元采样到的N路光伏电池组串电压中的任意一路光伏电池组串电压高于设定阈值时，由开关单元将PID效应能量恢复回路断开，PID效应能量恢复单元自光伏发电系统中切出。
2.如权利要求1所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，所述PID效应能量恢复单元包括高频开关电源，高频开关电源的输入端接入电网，N路光伏电池组串的负极并联后与高频开关电源的正极输出端相连，高频开关电源的负极输出端经由第一开关(S1)连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
3.如权利要求2所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，N路光伏电池组串的负极分别串接一根第一保险丝后再并联。
4.如权利要求2所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，N路光伏电池组串负极分别串接一根第一保险丝及一个单向导通器件后再并联，由单向导通器件防止电流自光伏电池组串的负极流向所述高频开关电源的正极输出端。
5.如权利要求2所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，所述高频开关电源的负极输出端经由串联的第一开关(S1)及第二保险丝后连接所述光伏电池组串的边框所接的保护地。
6.如权利要求1所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，所述PID效应能量恢复单元包括高频开关电源，高频开关电源的输入端接入电网，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的第二开关后并联并与高频开关电源的正极输出端相连，高频开关电源的负极输出端连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
7.如权利要求6所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的第一保险丝及所述第二开关后并联。
8.如权利要求6所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，N路光伏电池组串的负极分别串联各自的单向导通器件、第一保险丝及所述第二开关后并联，由单向导通器件防止电流自光伏电池组串的负极流向所述高频开关电源的正极输出端。
9.如权利要求6所述的一种预防光伏电池板PID效应的实现方法，其特征在于，所述高频开关电源的负极输出端经由第二保险丝后连接光伏电池组串的边框所接的保护地。
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