CN106953593B - 简易的太阳能电池自供电的抗pid装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，解决了现有技术的不足，技术方案为：配设在智能汇流箱中，太阳能组件均通过组件串熔丝与直流断路器装置的输入端以及通讯装置连接，通讯装置还与抗PID装置的通讯端连接，抗PID装置与直流断路器装置的输入端连接，防雷装置也与直流断路器装置的输入端连接，直流断路器装置的输出端与逆变器的输入端连接，抗PID装置的接地端以及防雷装置的接地端均与接地点连接；抗PID装置包括控制装置、充电断路器、放电断路器和电容器，控制装置一端与太阳能组件串相连，另一端通过充电断路器与电容器相连，电容器通过放电断路器与太阳能组件以及接地点相连。

Description

简易的太阳能电池自供电的抗PID装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及属于太阳能发电提升领域，特别涉及一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置及其控制方法。

背景技术

太阳能发电得到越来越广泛的应用，太阳能电站的常见结构是集中式逆变结构和组件串式逆变结构(参见附图1、附图2和附图3)。集中式逆变结构中包括太阳能组件串、直流汇流箱、集中式逆变器、变压器等设备，几十串或上百串太阳能组件串并连到一个集中式逆变器中，一个集中式逆变器只有一个最大功率点跟踪(MPPT)装置。集中式逆变结构的优点是初期投资低，但在电站实际运行过程中会出现旁路二极管损坏、PID效应、阴影、倾角不一致、灰尘和其他问题引起的组件串电压不匹配现象。当电压不一致的组件串并联到一起时，电池串间会相互影响，每一个组件串都不在最大功率点工作，严重影响了太阳能电站的发电效率。组件串式逆变结构中包括太阳能组件串、组件串式逆变器、交流汇流箱、变压器，每一个组件串式逆变器包括1-2个MPPT装置，每个MPPT装置并联1串至4串。组件串式逆变器结构能有效解决组件串电压不一致的现象，但组件串式逆变器结构初期投资高，而且多个组件串式逆变器的交流端并联在一起时，会出现相互影响的情况，影响到电能质量。每一个智能汇流箱包括1-4个MPPT跟踪装置，每个MPPT可并联1-4个太阳能组件串，既能有效解决电压不一致现象，又能很好的避免了多个逆变器并联后，交流端相互影响的现象，而且这种结构的初期投资较组件串式逆变器低，性价比较高。但上述3种电站结构都不能预防太阳能电站的另一个重要的缺陷，这种缺陷就是PID现象，PID现象发生是太阳能电池发电过程中出现的太阳能组件串功率衰减的现象，衰减严重时会超过30％以上。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术3种电站结构都不能预防太阳能电站的另一个重要的缺陷，这种缺陷就是PID现象，PID现象发生是太阳能电池发电过程中出现的太阳能组件串功率衰减的现象，衰减严重时会超过30％以上的问题，提供了简易的太阳能电池自供电的抗PID装置及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，配设在智能汇流箱中，智能汇流箱包括若干组件串熔丝、抗PID装置、防雷装置、直流断路器装置、接地点和通讯装置，太阳能组件串均通过组件串熔丝与直流断路器装置的输入端以及通讯装置连接，通讯装置还与抗PID装置的通讯端连接，抗PID装置与直流断路器装置的输入端连接，防雷装置也与直流断路器装置的输入端连接，直流断路器装置的输出端与逆变器的输入端连接，抗PID装置的接地端以及防雷装置的接地端均与接地点连接；抗PID装置包括控制装置、充电断路器、放电断路器和电容器，控制装置一端与太阳能组件串相连，另一端通过充电断路器与电容器相连，电容器通过放电断路器与太阳能组件串以及接地点相连。

本发明的简易太阳能电池自供电抗PID系统安装在汇流箱处，采用主要器件是一个电容。白天的时候，电容获取太阳能电力的直流电，晚上的时候，自动控制将汇流箱中的直流断路器断开，使组件串与逆变器断开，然后电容对组件串和大地之间自然放电。这样避免了逆变器受到电压的影响，同时也解决了没有交流电源供电，同时，电容充放电不需要任何控制，几乎不耗电，节约能源。

作为优选，太阳能组件串通过防止电路中电流过大，线缆起火的组件串熔丝进入MPPT装置，所述MPPT装置跟踪太阳能组件串的最大功率点，使太阳能组件串以最大的发电能力发电，MPPT装置并联后，通过直流断路器进入逆变器，逆变器将直流电转化为交流电，输入电网。太阳能站包括太阳能组件串、逆变器和变压器，所述太阳能组件串与具有抗PID功能的智能汇流箱连接，具有抗PID功能的智能汇流箱的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与变压器的输入端连接，变压器输出至电网，安装组件串MPPT智能控制器后，发电量提升与组件串电压的失配情况有关。如果失配情况以组件串间电压值的标准方差来恒量，组件串间方差超过1000时，发电量可以提升20％以上。

作为优选，每个MPPT装置连接1-10串电池串，安装在太阳能电池串和逆变器之间。

作为优选，抗PID装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱中的正极(+)、负极(-)和接地点相连，白天，太阳能电站正常发电时，抗PID装置从具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)和负极(-)取直流电力，存储起来，抗PID装置获取正极(+)和负极(-)之间的电压值，当电压值低于设定的值时，抗PID装置认为没有太阳，逆变器已经停止，抗PID装置自动向具有抗PID功能的智能汇流箱的负极(-)和接地点施加一个正向电压；白天情况下，电池串的负极端对地是负电压，引起PID效应，夜晚，抗PID装置将太阳能组件串对地电压整体抬高，起到预防PID效应的作用。

作为优选，防雷装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)、负极(-)和接地点相连，起到抗雷击作用，保护智能汇流箱中的各个器件。

作为优选，通讯装置提取MPPT装置和抗PID装置的数据，通过有线或无线的方式传输到远端的监控界面。

一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置控制方法，适用于上所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值高于等于设定值时，判定太阳能电站即将具备工作条件，控制装置控制充电断路器闭合，放电断路器断开，智能汇流箱断路器闭合，太阳能电站工作电路接通，电容器开始充电；

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值低于设定值时，判定太阳能电站不再工作，控制装置控制充电控制器断开，放电断路器闭合，智能汇流箱断路器断开，电容器向太阳能组件串负极和接地点之间放电，起到抗PID作用。

本发明的实质性效果是：本发明的简易太阳能电池自供电抗PID系统安装在汇流箱处，采用主要器件是一个电容。白天的时候，电容获取太阳能电力的直流电，晚上的时候，自动控制将汇流箱中的直流断路器断开，使组件串与逆变器断开，然后电容对组件串和大地之间自然放电。这样避免了逆变器受到电压的影响，同时也解决了没有交流电源供电，同时，电容充放电不需要任何控制，几乎不耗电，节约能源。

附图说明

图1为一种常规技术的结构示意图；

图2为一种常规技术的结构示意图；

图3为一种常规技术的结构示意图；

图4为本发明的一种结构示意图。

图中1、太阳能组件串，2、组件串熔丝，3、抗PID装置，31、控制装置、32、充电断路器、33、电容器，34、放电断路器，4、防雷装置，5、直流断路器，6、接地点，7、智能汇流箱，8是逆变器。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，配设在智能汇流箱7中，智能汇流箱包括若干组件串熔丝、抗PID装置3、防雷装置4、直流断路器装置5、接地点6和通讯装置8，太阳能组件串1均通过组件串熔丝2与直流断路器装置的输入端以及通讯装置连接，通讯装置还与抗PID装置的通讯端连接，抗PID装置与直流断路器装置的输入端连接，防雷装置也与直流断路器装置的输入端连接，直流断路器装置的输出端与逆变器的输入端连接，抗PID装置的接地端以及防雷装置的接地端均与接地点连接；抗PID装置包括控制装置31、充电断路器32、放电断路器34和电容器33，控制装置一端与太阳能组件串相连，另一端通过充电断路器与电容器相连，电容器通过放电断路器与太阳能组件串以及接地点相连。太阳能组件串通过防止电路中电流过大、线缆起火的组件串熔丝进入MPPT装置，所述MPPT装置跟踪太阳能组件串的最大功率点，使太阳能组件串以最大的发电能力发电，MPPT装置并联后，通过直流断路器进入逆变器，逆变器将直流电转化为交流电，输入电网。每个MPPT装置连接1-10串电池串，安装在太阳能电池串和逆变器之间。抗PID装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱中的正极(+)、负极(-)和接地点相连，白天，太阳能电站正常发电时，抗PID装置从具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)和负极(-)取直流电力，存储起来，抗PID装置获取正极(+)和负极(-)之间的电压值，当电压值低于设定的值时，抗PID装置认为没有太阳，逆变器已经停止，抗PID装置自动向具有抗PID功能的智能汇流箱的负极(-)和接地点施加一个正向电压；白天情况下，电池串的负极端对地是负电压，引起PID效应，夜晚，抗PID装置将太阳能组件串对地电压整体抬高，起到预防PID效应的作用。防雷装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)、负极(-)和接地点相连，起到抗雷击作用，保护智能汇流箱中的各个器件。通讯装置提取MPPT装置和抗PID装置的数据，通过有线或无线的方式传输到远端的监控界面。

一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置控制方法，适用于如上所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值高于等于设定值时，判定太阳能电站即将具备工作条件，控制装置控制充电断路器闭合，放电断路器断开，智能汇流箱断路器闭合，太阳能电站工作电路接通，电容器开始充电；

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值低于设定值时，判定太阳能电站不再工作，控制装置控制充电控制器断开，放电断路器闭合，智能汇流箱断路器断开，电容器向太阳能组件串负极和接地点之间放电，起到抗PID作用。

本发明的简易太阳能电池自供电抗PID系统安装在汇流箱处，采用主要器件是一个电容。白天的时候，电容获取太阳能电力的直流电，晚上的时候，自动控制将汇流箱中的直流断路器断开，使组件串与逆变器断开，然后电容对组件串和大地之间自然放电。这样避免了逆变器受到电压的影响，同时也解决了没有交流电源供电，同时，电容充放电不需要任何控制，几乎不耗电，节约能源。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，配设在智能汇流箱中，其特征在于：智能汇流箱包括若干组件串熔丝、抗PID装置、防雷装置、直流断路器装置、接地点和通讯装置，太阳能组件串均通过组件串熔丝与直流断路器装置的输入端以及通讯装置连接，通讯装置还与抗PID装置的通讯端连接，抗PID装置与直流断路器装置的输入端连接，防雷装置也与直流断路器装置的输入端连接，直流断路器装置的输出端与逆变器的输入端连接，抗PID装置的接地端以及防雷装置的接地端均与接地点连接；抗PID装置包括控制装置、充电断路器、放电断路器和电容器，控制装置一端与太阳能组件串相连，另一端通过充电断路器与电容器相连，电容器通过放电断路器与太阳能组件串以及接地点相连。

2.根据权利要求1所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：太阳能组件串通过防止电路中电流过大，线缆起火的组件串熔丝进入MPPT装置，所述MPPT装置跟踪太阳能组件串的最大功率点，使太阳能组件串以最大的发电能力发电，MPPT装置并联后，通过直流断路器进入逆变器，逆变器将直流电转化为交流电，输入电网。

3.根据权利要求1所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：每个MPPT装置连接1-10串电池串，安装在太阳能电池串和逆变器之间。

4.根据权利要求3所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：抗PID装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱中的正极(+)、负极(-)和接地点相连，白天，太阳能电站正常发电时，抗PID装置从具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)和负极(-)取直流电力，存储起来，抗PID装置获取正极(+)和负极(-)之间的电压值，当电压值低于设定的值时，抗PID装置认为没有太阳，逆变器已经停止，抗PID装置自动向具有抗PID功能的智能汇流箱的负极(-)和接地点施加一个正向电压；白天情况下，电池串的负极端对地是负电压，引起PID效应，夜晚，抗PID装置将太阳能组件串对地电压整体抬高，起到预防PID效应的作用。

5.根据权利要求4所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：防雷装置分别与具有抗PID功能的智能汇流箱的正极(+)、负极(-)和接地点相连，起到抗雷击作用，保护智能汇流箱中的各个器件。

6.根据权利要求5所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：通讯装置提取MPPT装置和抗PID装置的数据，通过有线或无线的方式传输到远端的监控界面。

7.一种简易的太阳能电池自供电的抗PID装置控制方法，适用于如权利要求1所述的简易的太阳能电池自供电的抗PID装置，其特征在于：

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值高于等于设定值时，判定太阳能电站即将具备工作条件，控制装置控制充电断路器闭合，放电断路器断开，智能汇流箱断路器闭合，太阳能电站工作电路接通，电容器开始充电；

控制装置得到太阳能组件串的电压值，太阳能组件串电压值低于设定值时，判定太阳能电站不再工作，控制装置控制充电控制器断开，放电断路器闭合，智能汇流箱断路器断开，电容器向太阳能组件串负极和接地点之间放电，起到抗PID作用。