CN109639233B - 电势诱导衰减装置及其控制方法 - Google Patents

电势诱导衰减装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开一种电势诱导衰减装置及其控制方法，所述装置包括集成在光伏逆变器内部的PID电源板、比较器以及逆变器监控板；所述PID电源板，用于在所述PID电源板开启的情况下，修复所述光伏电池板的PID效应；获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号；根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板；所述比较器，用于获取所述PID电源板的输出电压；根据所述输出电压生成故障信号；所述逆变器监控板，用于获取所述比较器生成的故障信号；根据所述故障信号生成第一关闭信号。本申请实施例通过将PID电源板集成在光伏逆变器内部，复用逆变器的监控板及控制板；可明显降低PID修复装置的成本及光伏系统的复杂度，进而降低光伏电站的投资成本。

Description

电势诱导衰减装置及其控制方法
技术领域
本申请实施例涉及光伏技术领域，尤其涉及一种电势诱导衰减装置及其控制方法。
背景技术
光伏电池板存在PID(Potential Induced Degradation，电势诱导衰减)效应，若光伏组件长期处于这样状态，会造成PV开路电压降低，最大输出电流减小，输出功率下降。
为了抑制PID效应，主要有三种方法：负极接地法、抬高中性点法及夜间修复法。
夜间修复法可以对已经产生PID效应的光伏电池板进行功率修复，优势比较明显。如图1所示，PID夜间修复装置(PID-BOX)一般安装在逆变器外部，需要额外的CPU处理器及采样电路，且外部接线较为复杂，其结构件防护等级也要做到IP65，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种电势诱导衰减装置及其控制方法，以解决现有技术存在的PID修复装置安装在逆变器外部，需要额外的CPU处理器及采样电路，且外部接线较为复杂，成本较高的问题。
本申请实施例解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请实施例的一个方面，提供的一种电势诱导衰减装置，所述装置包括集成在光伏逆变器内部的PID电源板、比较器以及逆变器监控板；
所述PID电源板的第一输出端与光伏电池板连接，所述PID电源板的第二输出端与地连接；所述PID电源板的第一输入端与所述逆变器监控板连接；
所述PID电源板，用于在所述PID电源板开启的情况下，修复所述光伏电池板的PID效应；获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号；根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板；
所述比较器，用于获取所述PID电源板的输出电压；根据所述输出电压生成故障信号；
所述逆变器监控板，用于获取所述比较器生成的故障信号；根据所述故障信号生成第一关闭信号。
根据本申请实施例的另一个方面，提供的一种电势诱导衰减装置的控制方法，所述方法包括：
PID电源板在所述PID电源板开启的情况下，修复光伏电池板的PID效应；
比较器获取所述PID电源板的输出电压，并根据所述输出电压生成故障信号；
逆变器监控板获取所述比较器生成的故障信号，并根据所述故障信号生成第一关闭信号；
所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板。
本申请实施例的电势诱导衰减装置及其控制方法，通过将PID电源板集成在光伏逆变器内部，复用逆变器的监控板及控制板；可明显降低PID修复装置的成本及光伏系统的复杂度，进而降低光伏电站的投资成本。
附图说明
图1为现有的PID夜间修复装置和光伏逆变器结构示意图；
图2为本申请第一实施例的电势诱导衰减装置结构示意图；
图3为本申请第二实施例的电势诱导衰减装置的控制方法流程示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
第一实施例
如图2所示，本申请第一实施例提供一种电势诱导衰减装置，所述装置包括集成在光伏逆变器内部的PID电源板、比较器以及逆变器监控板；
所述PID电源板的第一输出端(图中方框的3所示)与光伏电池板连接，所述PID电源板的第二输出端(图中方框的4所示)与地连接；所述PID电源板的第一输入端(图中方框的1所示)与所述逆变器监控板连接。
需要说明的是，光伏电池板可以为P型或者N型光伏组件，本领域技术人员可根据实际需要选择PID电源板与光伏组件的连接方式，具体地在此不作限定。
所述PID电源板，用于在所述PID电源板开启的情况下，修复所述光伏电池板的PID效应；获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号DO-1；根据所述第一关闭信号DO-1关闭所述PID电源板。
在本实施例中，所述PID电源板可以通过第二光耦隔离器件(附图未示出)获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号DO-1。
所述PID电源板的电源输入为交流输入，可采用单相、两相线电压、三相电压不控整流后经过DC/DC变换器得到，DC/DC变换器可采用如单管反激、双管反激、正激等拓扑结构，具体地在此不作限定。
作为示例地，在所述PID电源板开启的情况下，所述PID电源板可产生200V～1000V的直流高压电，修复所述光伏电池板的PID效应。
所述比较器，用于获取所述PID电源板的输出电压U12；根据所述输出电压U12生成故障信号DI-1。
在本实施例中，当所述PID电源板出现输出电压异常时、或者PV对地绝缘阻抗出现异常时，需要使得所述PID电源板不允许工作。
所述比较器为过压和/或欠压比较器，当所述PID电源板出现输出电压异常时、或者PV对地绝缘阻抗出现异常时，经过过压、欠压比较器，得到故障信号DI-1，进而通过DO-1关闭所述PID电源板。
作为示例地，如图2所示，R_pv为PV对地的等效绝缘电阻，正常情况下，R_pv在1MΩ以上，远远大于限流电阻。故正常情况下，所述PID电源板的输出电压大部分都加在PV-及地之间，实现对光伏电池板PID快速恢复。当PV对地的等效绝缘电阻出现异常后(小于100K)，则加在PV-及地之间的电压降变小，通过欠压比较器即可识别PV对地的等效绝缘电阻的异常，进而通过DO-1关闭所述PID电源板。
所述逆变器监控板，用于获取所述比较器生成的故障信号DI-1；根据所述故障信号生成第一关闭信号DO-1。
在本实施例中，所述逆变器监控板可以通过第一光耦隔离器件(附图未示出)获取所述比较器生成的故障信号DI-1。
所述逆变器监控板复用光伏逆变器的监控板，可采集逆变器电压、电流等信息，还可对外通信(手机APP连接或与主控通信)。由PV(光伏组件)侧及交流侧(外部电网供电)同时供电，考虑到晚上PV侧掉电，故同时由交流侧供电以保证逆变器在晚上具有通信功能。
请再参考图2所示，所述PID电源板的第一输出端通过第一限流电阻R1与光伏电池板连接、和/或所述PID电源板的第二输出端通过第二限流电阻R2与地连接。
在本实施例中，限流电阻R1和R2的作用在于，将PV-与地之间的电流限制在人体安全电流范围之内。
作为示例地，假设总限流电阻设置为100k左右，所述PID电源板的最大输出电压为1000V，则PV-与地之间的电流限制为10mA。当人体不小心触碰到PV电池板时，可保证人体不被触电，进而保证人身安全。
可选地，所述PID电源板的第一输出端通过第一限流电阻R1以及第一开关S1与光伏电池板连接、和/或所述PID电源板的第二输出端通过第二限流电阻R2以及第二开关S2与地连接。
在通过DO-1关闭所述PID电源板时，可断开第一开关S1和/或第二开关S2，进一步保证保证人体不被触电，保证人身安全。
请再参考图2所示，所述装置还包括与所述逆变器监控板通信连接的逆变器控制板；所述PID电源板的第二输入端(图中方框的2所示)与所述逆变器控制板连接；
所述逆变器控制板，用于在上电工作后生成第二关闭信号DO-2；
所述PID电源板，用于获取所述逆变器控制板生成的第二关闭信号DO-2；根据所述第二关闭信号DO-2关闭所述PID电源板。
在本实施例中，所述逆变器控制板复用光伏逆变器的控制板，由PV(光伏组件)侧供电，可控制逆变器的开关机。
在本实施例中，为了确保逆变器运行时、或者在PV开口电压较高时(即保证在只夜间工作，白天不工作)，需要使得所述PID电源板不允许工作。因此，可通过DO-2关闭所述PID电源板。
作为示例地，当PV电压高于100V时，所述逆变器控制板得电，所述逆变器控制板的CPU即可正常工作，通过DO-2关闭所述PID电源板。
本申请实施例的电势诱导衰减装置，通过将PID电源板集成在光伏逆变器内部，复用逆变器的监控板及控制板；可明显降低PID修复装置的成本及光伏系统的复杂度，进而降低光伏电站的投资成本。
第二实施例
如图3所示，本申请第二实施例提供一种电势诱导衰减装置的控制方法，电势诱导衰减装置可参考第一实施例。所述方法包括：
步骤S11、PID电源板在所述PID电源板开启的情况下，修复光伏电池板的PID效应；
步骤S12、比较器获取所述PID电源板的输出电压，并根据所述输出电压生成故障信号；
步骤S13、逆变器监控板获取所述比较器生成的故障信号，并根据所述故障信号生成第一关闭信号；
步骤S14、所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板。
在一种实施方式中，所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板，之后还包括：
逆变器控制板在上电工作后生成第二关闭信号；
所述PID电源板获取所述逆变器控制板生成的第二关闭信号，并根据所述第二关闭信号关闭所述PID电源板。
在一种实施方式中，所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板，之后还包括：
所述PID电源板在连续运行时间超过第一预设时间的情况下，关闭所述PID电源板。
在该实施方式中，为了避免由于逆变器监控板与逆变器控制板通信线路异常导致的通信无法恢复的情况，可在所述PID电源板连续运行时间超过第一预设时间(例如6小时)的情况下，关闭所述PID电源板，增加系统的可靠性。
在另一种实施方式中，所述修复所述光伏电池板的PID效应，之前还包括：
在逆变器正常关机、且逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信已中断的情况下，开启所述PID电源板。
在该实施方式中，逆变器正常关机是指逆变器由于PV电池板输出功率不足(如逆变器输出功率小于50W)导致的停机。
为了进一步地判断逆变器是否是正常关机，可通过逆变器正常关机时的时间进行判断。例如：在北京时区的光伏电站，其逆变器由于功率不足正常关机的时间不可能出现在中午12点。
在该实施方式中，所述开启所述PID电源板，之前还包括：
判断所述逆变器是否正常关机；
若所述逆变器正常关机，则判断所述逆变器正常关机的时间是否超过第二预设时间；
若所述逆变器正常关机的时间超过第二预设时间，则判断所述逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信是否已中断；
若所述逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信已中断，则执行所述开启所述PID电源板的步骤。
作为示例地，当逆变器由于功率不足正常关机后1小时后，PV电压下降到100V以下直至0V，此时逆变器控制板处于掉电状态，监控板与控制板通信中断，进而可开启所述PID电源板。若监控板与控制板通信没有中断，说明判断有误，不允许开启所述PID电源板。
本申请实施例的电势诱导衰减装置的控制方法，通过将PID电源板集成在光伏逆变器内部，复用逆变器的监控板及控制板；可明显降低PID修复装置的成本及光伏系统的复杂度，进而降低光伏电站的投资成本。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种电势诱导衰减装置，其特征在于，所述装置包括集成在光伏逆变器内部的PID电源板、比较器以及逆变器监控板；所述逆变器监控板复用光伏逆变器的监控板；
所述PID电源板的第一输出端与光伏电池板连接，所述PID电源板的第二输出端与地连接；所述PID电源板的第一输入端与所述逆变器监控板连接；
所述PID电源板，用于在所述PID电源板开启的情况下，修复所述光伏电池板的PID效应；获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号；根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板；
所述比较器，用于获取所述PID电源板的输出电压；根据所述输出电压生成故障信号；
所述逆变器监控板，用于获取所述比较器生成的故障信号；根据所述故障信号生成第一关闭信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逆变器监控板通过第一光耦隔离器件获取所述比较器生成的故障信号、和/或所述PID电源板通过第二光耦隔离器件获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PID电源板的第一输出端通过第一限流电阻与光伏电池板连接、和/或所述PID电源板的第二输出端通过第二限流电阻与地连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述PID电源板的第一输出端通过第一限流电阻以及第一开关与光伏电池板连接、和/或所述PID电源板的第二输出端通过第二限流电阻以及第二开关与地连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述逆变器监控板通信连接的逆变器控制板；所述PID电源板的第二输入端与所述逆变器控制板连接；
所述逆变器控制板，用于在上电工作后生成第二关闭信号；
所述PID电源板，用于获取所述逆变器控制板生成的第二关闭信号；根据所述第二关闭信号关闭所述PID电源板。
6.一种电势诱导衰减装置的控制方法，所述装置包括集成在光伏逆变器内部的PID电源板、比较器以及逆变器监控板；所述逆变器监控板复用光伏逆变器的监控板；所述PID电源板的第一输出端与光伏电池板连接，所述PID电源板的第二输出端与地连接；所述PID电源板的第一输入端与所述逆变器监控板连接；
所述方法包括：
PID电源板在所述PID电源板开启的情况下，修复光伏电池板的PID效应；
比较器获取所述PID电源板的输出电压，并根据所述输出电压生成故障信号；
逆变器监控板获取所述比较器生成的故障信号，并根据所述故障信号生成第一关闭信号；
所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板，之后还包括：
逆变器控制板在上电工作后生成第二关闭信号；
所述PID电源板获取所述逆变器控制板生成的第二关闭信号，并根据所述第二关闭信号关闭所述PID电源板。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述PID电源板获取所述逆变器监控板生成的第一关闭信号，并根据所述第一关闭信号关闭所述PID电源板，之后还包括：
所述PID电源板在连续运行时间超过第一预设时间的情况下，关闭所述PID电源板。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述修复所述光伏电池板的PID效应，之前还包括：
在逆变器正常关机、且逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信已中断的情况下，开启所述PID电源板。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述开启所述PID电源板，之前还包括：
判断所述逆变器是否正常关机；
若所述逆变器正常关机，则判断所述逆变器正常关机的时间是否超过第二预设时间；
若所述逆变器正常关机的时间超过第二预设时间，则判断所述逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信是否已中断；
若所述逆变器控制板与所述逆变器监控板的通信已中断，则执行所述开启所述PID电源板的步骤。
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